CN109887631B - 一种复合热室 - Google Patents

Abstract

核燃料后处理以及核工业其它领域，具体涉及一种复合热室，安装在厂房结构中，设置有机械手(2)、吊车(5)等，包括采用复合屏蔽层拼接构成的、立方体造型的屏蔽体(1)，复合屏蔽层由多层屏蔽层组成；设置在屏蔽体(1)内的内箱体(6)，机械手(2)设置在屏蔽体(1)、内箱体(6)的正面，并能通过设置在屏蔽体(1)正面的第一窥视窗(3)和设置在内箱体(6)正面的第二窥视窗(9)观察内箱体(6)的内部情况，吊车(5)设置在内箱体(6)内；复合热室的底部基础设置在厂房结构的基础筏板(23)上。复合热室的各个部件都可以在制造厂预先制造、现场组装拼接，与厂房结构土建施工相对独立，具有更大的建造灵活性，缩短了工期。

Description

一种复合热室

技术领域

本发明属于核燃料后处理以及核工业其它领域，具体涉及一种复合热室。

背景技术

热室是用于进行高放射性试验和操作的屏蔽箱室，一般装有主从机械手等远距离操作装置，可用于对高放射性物质进行包容、屏蔽以及进行相应的工艺操作，防止放射性物质泄漏到环境中造成污染，保证操作人员在操作时不会遭受最大容许剂量以上的辐照。

为了满足包容和屏蔽功能，热室使用密封箱体保证α密封性，使用屏蔽层对中子、γ射线等进行防护。目前，在工程和实验室中普遍采用混凝土热室，即使用混凝土作为屏蔽层材料。混凝土热室在建造时，需要与厂房土建交叉施工，施工周期相对较长；混凝土热室的一些贯穿件、管道等需要在施工时预埋，而混凝土施工误差较大，需要根据现场施工情况进行相应调整。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是设计一种新型热室，能够采用多种屏蔽材料作为复合屏蔽层；采用新型结构型式和模块化设计，热室各个面的屏蔽体以拼接方式连接；大部分零部件可在制造厂预制、现场组装，与厂房土建施工相对独立，具有更大的建造灵活性。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种复合热室，安装在厂房结构中，设置有机械手、吊车等，其中，包括采用复合屏蔽层拼接构成的、立方体造型的屏蔽体，所述复合屏蔽层由多层屏蔽层组成；设置在所述屏蔽体内的内箱体，所述机械手设置在所述屏蔽体、内箱体的正面，并能通过设置在所述屏蔽体正面的第一窥视窗和设置在所述内箱体正面的第二窥视窗观察所述内箱体的内部情况，所述吊车设置在所述内箱体内；所述复合热室的底部基础设置在所述厂房结构的基础筏板上；所述复合热室能够满足DBE抗震条件下的安全要求。

进一步，所述屏蔽体的所述复合屏蔽层包括第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层；所述第一屏蔽层为所述屏蔽体的最里层，远离所述内箱体的一侧设有型钢，所述型钢在所述第一屏蔽层上构成网格状结构；所述第三屏蔽层设置在所述屏蔽体最外层，与所述第一屏蔽层的设有所述型钢的一侧相贴合；所述第一屏蔽层、第三屏蔽层均为钢制的γ屏蔽层；所述第二屏蔽层为中子屏蔽层，是由在所述网格状结构中填充的中子防护材料构成；构成所述第二屏蔽层的所述中子防护材料以及所述第三屏蔽层能够更换；所述复合屏蔽层的屏蔽范围包括所述屏蔽体的顶部及四周，所述屏蔽体的底部通过在所述底部基础中浇筑混凝土来实现屏蔽；所述第一屏蔽层、第二屏蔽层、第三屏蔽层能够根据屏蔽需要设置相应的屏蔽材料，且所述第二屏蔽层、第三屏蔽层能够根据需要进行更换。

进一步，因增加所述型钢而造成的屏蔽缺失，通过增加补充屏蔽的方式实现；在所述第一屏蔽层的面向所述内箱体的一侧，或者在所述第三屏蔽层的远离所述内箱体的一侧设置与所述型钢相对应的补充屏蔽，所述补充屏蔽用于对所述型钢造成的屏蔽缺失进行屏蔽。

进一步，所述补充屏蔽外壳为钢制，内部填充所述中子防护材料；所述补充屏蔽也可根据需要选择其它材料。

更进一步，所述第二屏蔽层以及所述补充屏蔽中的所述中子防护材料为含硼聚乙烯。

进一步，所述第三屏蔽层通过螺栓连接在所述型钢上，位于所述第一屏蔽层上的所述补充屏蔽通过螺栓连接在所述第一屏蔽层上，位于所述第三屏蔽层上的所述补充屏蔽通过穿过所述第三屏蔽层的螺栓连接在所述型钢上。

进一步，所述屏蔽体包括四根垂直于所述底部基础的支柱，所述支柱中设有插槽，用于连接所述屏蔽体的四个垂直面中的所述第一屏蔽层；所述支柱的顶端设置有凹槽，所述第一屏蔽层的顶沿设有卡板，所述凹槽、卡板作为所述屏蔽体的顶部的所述复合屏蔽层的定位和支撑结构；所述卡板的横截面为C型，开口卡在所述屏蔽体的四个垂直面中的第一屏蔽层的顶沿上。

更进一步，所述屏蔽体的四个垂直面中，各个所述第三屏蔽层的相邻的竖直边沿通过连接板和螺栓连接在一起。

进一步，还包括设置在所述屏蔽体内的用于支撑所述吊车的吊车支架，所述吊车支架与所述内箱体之间密封连接。

进一步，所述内箱体通过内箱支架设置在所述屏蔽体内，所述吊车支架、内箱支架的底部与所述第一屏蔽层的底部共同构成所述复合热室的所述底部基础，所述第一屏蔽层的底部设有若干个肋板，所述底部基础与所述厂房结构的所述基础筏板通过浇筑混凝土进行固定。

进一步，所述内箱体外部设有一圈连续的凸边，所述凸边位于所述内箱体的顶部、底部及两侧；在所述屏蔽体上与所述凸边相对应的位置设有缝隙，所述凸边通过所述缝隙向外延伸到所述屏蔽体之外；所述凸边将所述复合热室划分为前端和后端两部分；所述前端是指位于所述凸边一侧的所述屏蔽体、内箱体的正面一端，包括所述第一窥视窗、第二窥视窗和所述机械手位于所述屏蔽体之外部分的区域；所述后端是指位于所述凸边另一侧的所述屏蔽体、内箱体的背面一端；所述凸边为钢质薄板，焊接在所述内箱体上；所述厂房结构分为检修区和操作区，所述复合热室的所述后端设置在所述检修区中，所述复合热室的所述前端设置在所述操作区中；所述检修区的墙体上设有钢覆面，所述延伸在所述屏蔽体之外的所述凸边用于与所述钢覆面通过焊接密封连接，从而实现所述检修区与所述操作区的气氛隔绝。

本发明的有益效果在于：

1.由于采用了模块化设计，复合热室的大部分零部件可以在制造厂预先制造、现场组装拼接，与厂房结构的土建施工相对独立，具有更大的建造灵活性，缩短了工期。

2.屏蔽体的各个屏蔽层通过拼接方式连接(通过支柱18上的插槽、凹槽，以及连接板19、卡板22等实现)，第二屏蔽层16、第三屏蔽层17能够根据需要进行更换。

3.热室自身强度、刚度高，以及其底部基础与厂房结构的基础筏板23通过浇筑混凝土进行固定，热室能够满足DBE抗震条件下的安全要求。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中所述复合热室的前视图；

图2是本发明具体实施方式中所述复合热室的侧视剖视图；

图3是本发明具体实施方式中所述复合热室的俯视图；

图4是本发明具体实施方式中所述复合屏蔽层的结构示意图；

图5是本发明具体实施方式中所述屏蔽体的垂直面的连接关系示意图；

图6是本发明具体实施方式中所述支柱的俯视图；

图7是本发明具体实施方式中所述支柱的侧视图(即图6的A-A视图)；

图8是本发明具体实施方式中所述支柱的布置示意图；

图9是本发明具体实施方式中所述复合热室的所述底部基础与所述厂房结构的所述基础筏板通过浇筑混凝土进行固定的示意图；

图中：1-屏蔽体，2-机械手，3-第一窥视窗，4-凸边，5-吊车，6-内箱体，7-吊车支架，8-内箱支架，9-第二窥视窗，10-型钢，11-肋板，12-混凝土，13-补充屏蔽，14-螺栓，15-第一屏蔽层，16-第二屏蔽层，17-第三屏蔽层，18-支柱，19-连接板，20-凹槽，21-插槽，22-卡板，23-基础筏板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

如图1-3所示，本发明提供的一种复合热室，安装在厂房结构中，复合热室的底部基础设置在厂房结构的基础筏板23上并浇筑混凝土。复合热室包括屏蔽体1、机械手2、吊车5、内箱体6等部件。

屏蔽体1采用复合屏蔽层拼接构成，屏蔽体1为立方体造型，复合屏蔽层由多层屏蔽层组成；内箱体6设置在屏蔽体1内，内箱体6正面设有第二窥视窗9，屏蔽体1正面设有第一窥视窗3，吊车5设置在内箱体6内，机械手2设置在屏蔽体1、内箱体6的正面，通过第一窥视窗3和第二窥视窗9能够观察内箱体6的内部情况和机械手2的操作情况。

如图4所示，屏蔽体1的复合屏蔽层包括第一屏蔽层15、第二屏蔽层16、第三屏蔽层17；其中，第一屏蔽层15为屏蔽体1的最里层，第一屏蔽层15的远离内箱体6的一侧设有型钢10，型钢10在第一屏蔽层15上构成网格状结构；第三屏蔽层17设置在屏蔽体1最外层，与第一屏蔽层15的设有型钢10的一侧相贴合，第三屏蔽层17通过螺栓14设置在型钢10上；第一屏蔽层15、第三屏蔽层17均为钢制的γ屏蔽层；第二屏蔽层16为中子屏蔽层，是由在第一屏蔽层15、第三屏蔽层17之间的型钢10构成的网格状结构中填充的中子防护材料构成；复合屏蔽层的屏蔽范围包括屏蔽体1的顶部及四周的垂直面，屏蔽体1的底部通过在(复合热室的)底部基础中浇筑混凝土来实现屏蔽。构成第二屏蔽层16的中子防护材料以及第三屏蔽层17能够更换。

在第一屏蔽层15的面向内箱体6的一侧，或者在第三屏蔽层17的远离内箱体6的一侧设置与型钢10相对应的补充屏蔽13，补充屏蔽13用于对型钢10造成的中子屏蔽缺失进行屏蔽。补充屏蔽13也是一种中子屏蔽层，补充屏蔽13的位置与型钢10的位置相对应。

补充屏蔽13外壳为钢制，内部填充中子防护材料，位于第一屏蔽层15上的补充屏蔽13通过螺栓14连接在第一屏蔽层15上，位于第三屏蔽层17上的补充屏蔽13通过穿过第三屏蔽层17的螺栓14连接在型钢10上。

第二屏蔽层16以及补充屏蔽13中的中子防护材料为含硼聚乙烯，也能够根据需要更换为其他材质的防护材料。

屏蔽体1包括四根垂直于底部基础的支柱18(见图5-8)，支柱18中设有插槽21，用于连接屏蔽体1的四个垂直面中的第一屏蔽层15，4根支柱18设置在屏蔽体1的四个竖直的棱上，使得相邻的两个第一屏蔽层15之间互相垂直连接；支柱18的顶端设置有凹槽20，第一屏蔽层15的顶沿设有卡板22，凹槽20、卡板22作为屏蔽体1的顶部的复合屏蔽层的定位和支撑结构；卡板22的横截面为C型，开口卡在屏蔽体1的四个垂直面中的第一屏蔽层15的顶沿上。其中，凹槽20上有两个成直角的侧面，用于对顶部的复合屏蔽层的限位。

屏蔽体1的四个垂直面中，各个第三屏蔽层17的相邻的竖直边沿通过连接板19和螺栓14连接在一起(见图5)。

如图1-3所示，内箱体6外部设有一圈连续的凸边4，凸边4位于内箱体6的顶部、底部及两侧；在屏蔽体1上与凸边4相对应的位置设有缝隙，凸边4通过缝隙向外延伸到屏蔽体1之外；凸边4将复合热室划分为前端和后端两部分；前端是指位于凸边4一侧的屏蔽体1、内箱体6的正面一端，包括第一窥视窗3、第二窥视窗9和机械手2位于屏蔽体1之外部分的区域；后端是指位于凸边4另一侧的屏蔽体1、内箱体6的背面一端；凸边4为钢质薄板，焊接在内箱体6上；安装复合热室的厂房结构分为检修区和操作区，复合热室的后端设置在厂房结构的检修区中，复合热室的前端设置在厂房结构的操作区中；厂房结构的检修区的墙体上设有钢覆面，延伸在屏蔽体1之外的凸边4用于与钢覆面通过焊接密封连接，从而实现厂房结构的检修区与操作区的气氛隔绝。

在屏蔽体1内还设置有吊车支架7，吊车支架7用于支撑吊车5，吊车支架7与内箱体6之间密封连接。

内箱体6设置在屏蔽体1内(内箱支架8将内箱体6支撑并固定在屏蔽体1的底部基础之上)，吊车支架7、内箱支架8的底部与第一屏蔽层15的底部共同构成复合热室的底部基础，第一屏蔽层15的底部设有若干个肋板11，底部基础与厂房结构的基础筏板23通过浇筑混凝土进行固定，浇筑完成的底部基础满足热室抗震要求(见图9)。

本发明中的支柱18以及其插槽21、其顶端的凹槽20和第一屏蔽层15上网格状的型钢10，这三处结构可以根据实际项目需要、具体的抗震要求进行适当简化。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (9)

1.一种复合热室，安装在厂房结构中，设置有机械手(2)、吊车(5)，其特征是：包括采用复合屏蔽层拼接构成的、立方体造型的屏蔽体(1)，所述复合屏蔽层由多层屏蔽层组成；设置在所述屏蔽体(1)内的内箱体(6)，所述机械手(2)设置在所述屏蔽体(1)、内箱体(6)的正面，并能通过设置在所述屏蔽体(1)正面的第一窥视窗(3)和设置在所述内箱体(6)正面的第二窥视窗(9)观察所述内箱体(6)的内部情况，所述吊车(5)设置在所述内箱体(6)内；所述复合热室的底部基础设置在所述厂房结构的基础筏板(23)上；所述屏蔽体(1)的所述复合屏蔽层包括第一屏蔽层(15)、第二屏蔽层(16)、第三屏蔽层(17)；所述第一屏蔽层(15)为所述屏蔽体(1)的最里层，远离所述内箱体(6)的一侧设有型钢(10)，所述型钢(10)在所述第一屏蔽层(15)上构成网格状结构；所述第三屏蔽层(17)设置在所述屏蔽体(1)最外层，与所述第一屏蔽层(15)的设有所述型钢(10)的一侧相贴合；所述第一屏蔽层(15)、第三屏蔽层(17)均为钢制的γ屏蔽层；所述第二屏蔽层(16)为中子屏蔽层，是由在所述网格状结构中填充的中子防护材料构成；构成所述第二屏蔽层(16)的所述中子防护材料以及所述第三屏蔽层(17)能够更换；所述复合屏蔽层的屏蔽范围包括所述屏蔽体(1)的顶部及四周，所述屏蔽体(1)的底部通过在所述底部基础中浇筑混凝土来实现屏蔽；所述第一屏蔽层(15)、第二屏蔽层(16)、第三屏蔽层(17)能够根据屏蔽需要设置相应的屏蔽材料，且所述第二屏蔽层(16)、第三屏蔽层(17)能够根据需要进行更换。

2.如权利要求1所述的复合热室，其特征是：因增加所述型钢(10)而造成的屏蔽缺失，通过增加补充屏蔽(13)的方式实现；在所述第一屏蔽层(15)的面向所述内箱体(6)的一侧，或者在所述第三屏蔽层(17)的远离所述内箱体(6)的一侧设置与所述型钢(10)相对应的补充屏蔽(13)，所述补充屏蔽(13)用于对所述型钢(10)造成的屏蔽缺失进行屏蔽。

3.如权利要求2所述的复合热室，其特征是：所述补充屏蔽(13)外壳为钢制，内部填充所述中子防护材料；所述补充屏蔽(13)也可根据需要选择其它材料。

4.如权利要求2所述的复合热室，其特征是：所述第三屏蔽层(17)通过螺栓(14)连接在所述型钢(10)上，位于所述第一屏蔽层(15)上的所述补充屏蔽(13)通过螺栓(14)连接在所述第一屏蔽层(15)上，位于所述第三屏蔽层(17)上的所述补充屏蔽(13)通过穿过所述第三屏蔽层(17)的螺栓(14)连接在所述型钢(10)上。

5.如权利要求1所述的复合热室，其特征是：所述屏蔽体(1)包括四根垂直于所述底部基础的支柱(18)，所述支柱(18)中设有插槽(21)，用于连接所述屏蔽体(1)的四个垂直面中的所述第一屏蔽层(15)；所述支柱(18)的顶端设置有凹槽(20)，所述第一屏蔽层(15)的顶沿设有卡板(22)，所述凹槽(20)、卡板(22)作为所述屏蔽体(1)的顶部的所述复合屏蔽层的定位和支撑结构；所述卡板(22)的横截面为C型，开口卡在所述屏蔽体(1)的四个垂直面中的第一屏蔽层(15)的顶沿上。

6.如权利要求5所述的复合热室，其特征是：所述屏蔽体(1)的四个垂直面中，各个所述第三屏蔽层(17)的相邻的竖直边沿通过连接板(19)和螺栓(14)连接在一起。

7.如权利要求1所述的复合热室，其特征是：还包括设置在所述屏蔽体(1)内的用于支撑所述吊车(5)的吊车支架(7)，所述吊车支架(7)与所述内箱体(6)之间密封连接。

8.如权利要求7所述的复合热室，其特征是：所述内箱体(6)通过内箱支架(8)设置在所述屏蔽体(1)内，所述吊车支架(7)、内箱支架(8)的底部与所述第一屏蔽层(15)的底部共同构成所述复合热室的所述底部基础，所述第一屏蔽层(15)的底部设有若干个肋板(11)，所述底部基础与所述厂房结构的所述基础筏板(23)通过浇筑混凝土进行固定。

9.如权利要求1所述的复合热室，其特征是：所述内箱体(6)外部设有一圈连续的凸边(4)，所述凸边(4)位于所述内箱体(6)的顶部、底部及两侧；在所述屏蔽体(1)上与所述凸边(4)相对应的位置设有缝隙，所述凸边(4)通过所述缝隙向外延伸到所述屏蔽体(1)之外；所述凸边(4)将所述复合热室划分为前端和后端两部分；所述前端是指位于所述凸边(4)一侧的所述屏蔽体(1)、内箱体(6)的正面一端，包括所述第一窥视窗(3)、第二窥视窗(9)和所述机械手(2)位于所述屏蔽体(1)之外部分的区域；所述后端是指位于所述凸边(4)另一侧的所述屏蔽体(1)、内箱体(6)的背面一端；所述凸边(4)为钢质薄板，焊接在所述内箱体(6)上；所述厂房结构分为检修区和操作区，所述复合热室的所述后端设置在所述检修区中，所述复合热室的所述前端设置在所述操作区中；所述检修区的墙体上设有钢覆面，所述延伸在所述屏蔽体(1)之外的所述凸边(4)用于与所述钢覆面通过焊接密封连接，从而实现所述检修区与所述操作区的气氛隔绝。

Images