贫化铀用于舰艇核动力装置辐射防护的屏蔽性能分析
铀金属陶瓷作为辐射防护材料的应用
铀金属陶瓷作为辐射防护材料的应用作者：郭珺然来源：《价值工程》2018年第33期摘要：本文针对铀金属陶瓷的在辐射防护方面的合理利用进行了研究和分析，通过相关研究，分析了铀金属陶瓷在物理、化学、力学、屏蔽等方面性能，对比了钢和金属陶瓷的中子屏蔽效果，得出不同成分和含量的材料的优劣，初步说明了铀金属陶瓷用于辐射防护材料的可行性。
Abstract： In this paper， the rational utilization of uranium cermet in radiation protection is studied and analyzed. Through the related research， the performance of uranium cermet in physics，chemistry， mechanics and shielding is analyzed， and the neutron shielding of steel and cermet is compared. The effect is obtained by comparing the advantages and disadvantages of materials with different compositions and contents， and the feasibility of using uranium cermet for radiation protection materials is preliminarily explained.关键词：铀金属；氧化物；陶瓷；辐射防护；屏蔽性能Key words： uranium metal；oxide；ceramic；radiation protection；shielding performance中图分类号：TL77 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）33-0186-030 引言金属铀是一种高密度金属，中子俘获截面大，辐照稳定性良好，而且其熔点高，导热性好，机械加工性能好，对γ及X射线的吸收能力很强，是一种性能优异的防护材料。
核电厂γ 射线屏蔽材料优化及应用分析
得到广泛应用。和传统铅屏蔽材料相比，钨合金的高密度性
（17.0-18.5g/cm3），使得钨合金的屏蔽效果更佳，同时钨合
金材料体积比相同屏蔽效果的铅小 1/3。在氯丁橡胶里混入约
10% 的金属粉而形成的无铅高密度橡胶辐射屏蔽材料，通过
加入钨、铋、氧化铋等三种添加料而获得高密度橡胶，该材
料不含铅、重量较轻，其屏蔽效果优于铅材料。其主要特点
如下：
1. 屏蔽性能高，对高能射线的屏蔽性能优于铅及铅合金。
2. 无毒环保，可循环回收利用。
3. 密度可控：可根据使用要求调整材料的密度和屏蔽性能。
4. 柔韧性高，加工成型快捷。
核电厂目前已使用钨柔性屏蔽材料作为外照射防护用品，
其制成的钨衣屏蔽效果远高于铅衣；针对钨柔性屏蔽材料，
其屏蔽效果较好且其可塑性和设备的贴合性能远强于传统铅
186 MEC 2019.3
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3 ～ 8mmPb 的变化要求。其较合适构建“平面式”屏蔽。其
主要特点如下：
1. 纯铅制造，特殊方法加工，结构柔软，可任意折叠。
一、前言 对于核电厂而言，为确保工作人员辐射照射尽可能低， 通常会采取外照射屏蔽措施，以降低现场 γ 射线强度对人员 的照射，所以价格相对较低、效果尚可的铅及衍生合金作为 屏蔽材料被广泛应用。由于传统的铅屏蔽材料受其材料延展 性、单体重量缺陷的制约，对于结构复杂的热点设备、无支 撑热点管线或狭小空间管线，无法进行快速的屏蔽搭设，且 对设备抗震承重产生影响，往往产生代价大于利益的情况。 因此，为满足 ALARA 原则，降低屏蔽搭设人员受照剂量， 需对屏蔽材料性能及特点进行分析，提出优化改进建议。 二、γ 射线屏蔽材料应用现状 福清核电厂运行机组主要放射性系统（RCP、RCV、PTR 等）均存在较多热点或热点管线，且位于主要人员通道和常 规工作场所区域。通常的作法是使用铅材料进行包裹屏蔽， 但目前的铅屏蔽材料在使用上存在较难包裹、作业人员受照 剂量高、屏蔽的安全质量及效果难以保证等缺点，如： 1. 采用铁丝固定时，有塌陷或掉落时损伤人员和设备的 风险，采用挂钩进行悬挂需要有悬挂点。 2. 采用传统铅皮对管道进行包裹，遇到管道支撑结构限 制就无法对该处进行屏蔽，且受制于管道承重、抗震能力无 法继续覆盖铅皮，往往造成屏蔽效果无法达到预期。 3. 无法完整的贴合热点设备导致 γ 射线从屏蔽材料缝隙 中泄露，导致屏蔽外辐射水平无法得到有效降低。 4. 现场多数竖直管道位置无法直接进行屏蔽，需要人员 进行贴身作业进行包裹，屏蔽人员受照剂量较高，且屏蔽材 料在自身重力作用下，会逐渐滑动导致屏蔽效果不佳。 因此，需对现有的屏蔽材料进行优化，新型屏蔽材料需 要具备更好地可塑性以及屏蔽性能。其至少应具备以下性能 特点： 1. 比传统铅屏蔽材料具有更好地屏蔽效果。 2. 比传统铅屏蔽材料重量相对比较要更轻。 3. 便于装拆，节约工作时间，减少屏蔽实施人员受照剂量。
关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究
国防科技学院核材料导论论文论文名称：关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究*名：**班级：辐射0802学号：********关于核反应堆辐射屏蔽材料的研究阳刚（国防科技学院辐射0802）摘要简述了核辐射对屏蔽材料的一般要求，综述了常用屏蔽材料的特点。
指出屏蔽材料的屏蔽效果与其它性能如力学性能、耐热性及抗辐照性能之间的矛盾是屏蔽材料需要解决的关键问题介绍了常见的几种具有较强放射性射线的产生机理和特点，详述了防护这些射线的屏蔽材料的种类和屏蔽原理。
对防护这些射线的各种屏蔽材料的研究便成为一项十分重要和迫切的课题，同时也取得了较大的成果。
本文对这些成果进行了简要的介绍，并提出了该领域未来研究和应用的主要方向。
关键词核反应堆辐射屏蔽材料前言反应堆是核能源系统的核心部分，核裂变(或聚变)产生各种辐射射线如不同能级的中子、γ射线、二次γ射线及其它带电粒子和高能射线。
辐射防护依赖于屏蔽材料的性能和辐射屏蔽结构的优化设计，显然，选择材料时应该考虑的基本核性能是中子和射线的减弱性能。
重金属如铅、钨、衰变后的铀以及铁、镍等都是有效的γ射线减弱体，对快中子也有很好的慢化效果。
而像硼、石墨、富氢化合物如水、重水及高分子材料则对中子的减弱或吸收更为有效，这些材料及其复合材料已大量应用于各种核反应堆屏蔽系统并发挥相当重要的作用。
辐射防护材料的研究制备成为科研领域最为重要的课题之一，对国防和民用有着极其重要的意义。
国内外对屏蔽复合材料已进行了大量的研究，很多屏蔽材料已得到广泛的应用，其中几种主要类型的屏蔽复合材料有屏蔽混凝土、硼钢、铅硼聚乙烯口、Al—B4C复合材料、PVC-PE复合材料等。
随着核能源及各种核反应堆的发展，对屏蔽材料及其他屏蔽系统的要求越来越高，现有的许多屏蔽材料已难以满足其使用要求，主要表现在屏蔽材料的屏蔽效果与其他性能如力学性能、耐热性、抗辐照性能等难以兼顾。
核反应堆屏蔽材料设置在堆外围保护人员和设备免受放射线伤害的核反应堆材料。
贫铀弹的威胁及防护
贫铀弹的威胁及防护
罗 一 丁
（ 海军大连舰艇 学院 水 中武器 系， 辽宁 大连 １６ １ ） １ ０ ８
摘 要： 通过海湾战争和科 索沃战争 ， 分析 了贫铀弹 的特 点和危害 ， 未来 我登陆作 战如何
面对贫铀弹 的威胁 ， 在军事斗争准备 中如何 防护敌 贫铀 弹的攻击 ， 为此 ， 出 了防护贫 提
作战 和实验 证 明 了贫 铀 军事 价 值 ： 是一 种 有 效增
收 稿 １ ：０ １ １ １ ３期 ２ ０ —１ —２
（） ２ 进入或 靠 近 被 任何 炮 弹击 碎 的装 有 贫铀
装 甲的重型坦 克 ：
作 者 简介 ： 一 丁 （ ９ １ ， ， 教 授 ， 士 罗 １６ 一）男 副 硕
粒 子 即能 导 致 基 因不 稳 定 和 淋 巴体 畸 变 ， 这 而
些均 是 癌 症 形 成 的重 要 原 因 。贫 铀 弹 击 中 目标 后 ， 中的贫铀会 以粉 尘 的形式 漂浮 在 大气 中 ， 其 并
更为优越 ， 而且进 入 钢 板 后窟 窿 像 蘑菇 一 样迅 速
扩大 。此外 ， 贫铀是 可燃 的 ， 作为穿 甲弹爆 炸后 它 分散成 的薄片 在 空 气 中 可 以 自燃 ， 产 生 的火 花 所 在 目标 内部会 点燃 燃料 或弹药 引起爆 炸 。如 美陆 军使 用 的最 常 见 的贫 铀 弹 １０ ２ ｍｍＭ８ ９系 列 炮 ２ 弹 ， ＭＩ 是 Ａ１等 阿 布拉 姆 主 战 坦 克 的主 炮 用 弹 。 空军的“ 雳 ” 机 主炮 装 填 的是 ３ ｍｍ 贫 铀 弹 ， 霹 飞 ０
通过 人体 呼吸道 进入 体 内 ， 如果 一个 人 吸入 ２ ｍｇ ０
的贫 铀 粉末 ， 有 患 白血 病 等 各 种 疾 病 的危 险。 具 据 报道 ， 战后 伊 拉克 南部 地 区癌 症 发 病 率 增 加 ６ 倍， 儿童癌 病死亡 率 由战前 的 ２ ３ ． ‰增加 １ ．‰ ， ６６
屏蔽主泵贫铀飞轮完整性分析
0
前言
反应堆冷却剂泵是压水堆核电站一回路系统的关
1
飞轮结构与设计准则
键设备之一，其主要功能是驱动反应堆冷却剂在一回 路系统中循环，将堆芯产生的热量传递给蒸发器二次 侧，是有效调整反应堆温度、保证反应堆安全的重要 设备[1,2]。为了确保反应堆紧急停堆或全厂断电事故等 工况下堆芯的安全，要求主泵具有足够的惰转时间， 继续驱动反应堆冷却剂循环，冷却堆芯，需要在屏蔽 主泵电机轴上安装大惯量的飞轮，以保证反应堆停堆 后主泵具有足够的惰转能力，保证反应堆的安全 。 飞轮是主泵重要的功能部件之一，属于核安全相 关部件，为了确保飞轮能够在高转速下长期运行，需 要对飞轮结构的完整性进行分析 。本文分别采用解析 计算方法与有限元计算方法对飞轮的应力强度进行对 比分析，证明了方法的正确性和可行性，并依据法规 对分析结果进行判定
，以确保飞轮结构的完整性。
48
Hale Waihona Puke 屏蔽主泵贫铀飞轮完整性分析
2017.№2
受到反应堆冷却剂的腐蚀。
外壳 贫铀盘 侧盖板 键 轮毂
额定转速计算公式[12,13]：
.w.norm
w 2 r2 r2 w 3 r32 r22 2 2 3 8 r （ 2） r32 r32 -r22 r2 1 22 P 0 r3
-3 1 3 r 2 10
. p.norm -
（3） （4）
.norm .w.norm . p.norm
1,2 1,2
Integrity Analysis on Depleted Uranium Flywheel of the Shield-Pump ZHANG Guibin1,2, ZHANG Zhenyu1,2 (1. Engineering Research Center of RCP Heilongjiang Province, Harbin 150066, China; 2. Harbin Electric Power Equipment Co., Ltd., Harbin 150066, China) Abstract: To avoid damage of reactor core in scram of the reactor or the event of loss of motive power, the flywheels have to be mounted on canned-motor pump to store potential energy mechanically. Simultaneously, shied pump flywheel is made out of a heavy depleted uranium alloy, which has higher inertia in confined space. The integrity analysis of depleted uranium flywheel is concerned in the aspects of structure strength and fracture mechanics. The analysis results show that the stress and fracture ductility are both satisfactory to the requirements of regulations under the rated speed as well as the design speed. It can be concluded that the result is credible due to the consistency between the results of analytical method and finite element method. Key words: pump canned-motor; depleted uranium flywheel; stress intensity; fracture mechanics
一种核事故下船舶核防护改装装置的研制
基 于以上 条件 ，设 计 一种核 防护改装 装置 ，并 利用点源辐射屏蔽试验 验证设备 的辐射屏蔽效 果 。
１ 辐 射 影 响 区域船 舶 防 护 水 平分 析
１．１ 事故 区域 辐射 源项分 析 根据 海上 核 素弥 散 环 境及 船 体 结 构 特 点 ，在
高化超 ，仲 晨 华 ，罗 鹏 ，牟金磊
（１．海军工程大学 舰船 工程 系，武汉 ４３００３３；２．武汉第二船舶设计研 究所 ，武汉 ４３００６４）
摘 要 ：针对核应急情形下普通船舶在沾染 区域安全撤离 人员和抢运设 备的需求 ，设计一种 可于核素 弥
散环境下对船舶提供一定辐射 防护 能力 的改装装 置。采用 Ｐｂ板 、铅砂 和不锈 钢材料 进行 组合屏 蔽 结构设
计 ，结合 ＾ｙ辐射屏蔽计算 和放射性点源屏 蔽实验 测量数 据 ，校 核核 防护改装装 置 的点 源屏蔽效 果 ，计 算和 实
验结果表明 ，该核防护改装装置对于 射线具有较好 的屏蔽减 弱效果 。
关键词 ：船舶 ；撤离 ；核防护 ；改装
中图分类号 ：Ｕ６６１．７４；Ｘ５９１
文献标志码 ：Ａ
从船 舶设 备布 置 和 防 护性 能 考 虑 ，核 防 护 改 装结 构需 满足 以下条 件 。
１）辐射 屏 蔽 层 应 能 够 在 船 舶 舱 室表 面进 行 快速敷设 ，而且船舶脱离危 险区域后能够较为方 便迅 速地拆 除并 清洗 。
２）有 害物 质 （铅 等 重元 素 ）局 限于 一 定 区域 内 ，不会直 接 与人员 相接 触 ，对 人员 造成 伤害或 者 污染 环境 。
核动力舰船生物屏蔽技术
是一 项复杂 的系统工程 ，也是一 门工程艺术 ，其牵 涉 到 舰 船 总 体 设 计 、舰 船 结 构 设 计 、核 动 力 装 置 设 计 、 辐 射 防 护 设 计 等 多 门 学 科 。生 物 屏 蔽 计 算 方 法 的研 究 和 生 物 屏 蔽 材 料 的 开 发 应 用 是 屏 蔽 技 术 发 展 的 关 键 ， 其对 核 动力 舰 船 生物 屏 蔽技 术 的 发展 又 显 得 尤为 重 要 。 以 下 将 从 核 动 力 舰 船 生 物 屏 蔽 设 计 要 求 和 特 点 、 生 物 屏 蔽 计 算 方 法 和 生 物 屏 蔽 材 料 几 方 面 阐述 核 动 力 舰 船 生 物 屏蔽 设 计 技 术 。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗ ｅｒ ｎａｖａｌ ｓｈｉｐ ｉｓ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗ ｅｒ ｒｅａｃｔｏｒ ｏｎ ｌａｎｄ．Ｔｈｅ ｗ ｅｉｇｈｔ ａｎｄ ｖｏｌｕｍ ｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｉｓ ｇｒｅａｔｌｙ ｒｅｓｔｒｉｃｔｅｄ．Ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｓｐａｃｅ ｉｓ ｅｘｔｅｍ ｅｌｙ ｉｒｒｅｇｕｌａｒ．Ｈ ｏｗ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｅｃｏｎｏｍ ｉｃａｌｌｙ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ ｆｅａｓｉｂｌｅ，ｓｍ ａｌｌ ｖｏｌｕｍ ｅ，ｌｉｇｈｔ ｗ ｅｉｇｈｔ，ｒｅｌａｔｉｖｅ ｐｅｒｆｏｒｍ ａｎｃｅ ｂｅｓｔ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｉｓ ａ ｃｏｍ ｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｒｅｑｕｉｒｅｍ ｅｎｔｓ ａｂｏｕｔ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｎｕｃｌｅｒａ ｐｏｗ ｅｒ ｎａｖａｌ ｓｈｉｐ；Ｓｕｍ ｍ ａｒｉｚｅｓ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｌ ｍ ｅｔｈｏｄ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ， ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ，ｓｔｕｄｙ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｍ ａｔｅｉｒａｌ；ｐｒｏｐｏｓｅｓ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｍ ｏｎｔｅ— Ｃａｒｌｏ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ｐｏｉｎｅ—ｋｅｒｎ ｅｌ ｉｎｔｅｇｒａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｏｆ ｎｕｃｌｅｒａ ｐｏｗｅｒ ｎａｖａｌ ｓｈｉｐ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃａｎ ｇｉｖｅ ｓｏｍ ｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｏｆｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ ｎａｖａｌ ｓｈｉｐ ｄｅｓｉｇｎ．
贫铀弹的危害和防护方法
ｆ 业和医川ｘ 射线和伽马辐射的屏敝 Ｕ一 ２ ３ ８ ， 其半衰期达４ ５ ｛ ｇ ＃ ｇ ， 因此它将
材料、 放射源的运输容器等。
会 长 时间污 染 生态环 境 和人类 的食物
２ ２ 《 生命与灾害》 ２ ０ Ｉ ７ － １ Ｏ
贫铀弹的危害和防护方法
中国人 民解放军陆军防化学 院 罗孝 如 吴 国庆
地Ｊ ｘ ＝ 近 水癌症等卡 Ｈ 关疾病的发病率 （ ） ． ７ ５ ％的钛 ， 制成 贫铀 怏述上 升。 何关资料统计， 北约 轰
炸 联 ｊ ９ ｊ 问共 使川 ｆ ｌ Ｏ ～１ ５ 吨约 ３ ． １
，
， 经 热 处理 日， 尔ｊ 荇贝利核 电站 胴边 依 旧是 “
烁ｌ 叶 Ｉ ｕ 一 ２ ３ ５ 以后 的副广 ： ｌ 仙 ， 因此 该弹药 现 仃复合 装 『 ¨ 反作川 装 ｌ ｆ １ 最女 『 的 武 态环境造成 时问的放射性污染。 被称 为 “ 准核 武 器” ， 也被 称为战 场上 作川机理是， ｉ ｆ ！ ｉ － ， ｆ １ 坦克等装ｆ ｆ １ 时， 贫铀 惮还 会产 生 原 弹爆 炸 形 成
对环 境有什么影 响
英国 物学 家科 卡 ｝ ｝ 希 尔根 美
， 此 被 国１ 』 １ 『 ｆ Ｊ 大楼 、 公＿ 佰 的数 ： ， 可 以推 掷 的贫铀 弹造 成 的核污 染 ｆ １ ］ Ｌ ， 十 尔
联 同 际 法庭 ， 对北 约 ｌ ９ 个 成 员国 称 为 “ 贫化 ” ， 简称 “ 贫 ” 。 纯 的贫 算Ⅲ当时北约住科索沃 寒尔维 、 投
６ 月Ｉ ３ 日， 受５ ０ 位 寒尔维亚癌症患 剩 Ｆ的绝 大 多 数 是Ｕ一 ２ ３ ８ ， 以及 少
委托 ， 个巾俄 罗斯 、 印度以及中国 的Ｕ 一 ２ ３ ５ ￣ ［ Ｉ Ｕ 一 ２ ３ ４ 。 山ｒ 其 士 耍成 分 足 ２ ６ 律 师绀 成 的同际 律 师团队 ， 通过 Ｕ 一 ２ ３ ８ ， 具 低水平 的放
贫铀弹简介
弹丸飞天ANWANFEITIAN ３２铁军·国防ＴＩＥＪＵＮ ＧＵＯＦＡＮＧ贫铀弹简介3月下旬，英国国防部表示，英国向乌克兰输送的“挑战者2”主战坦克配备弹药中将包含贫铀弹，并强调“贫铀弹对当地环境和居民没有明显伤害”。
此消息一出，国际舆论一片哗然。
贫铀弹是以贫铀为主要原料制成的炸弹、炮弹或子弹。
贫铀弹虽不属于核武器，但也并非常规武器，其主要成分U-238具有放射性。
使用贫铀弹是世所公认的“危害人类严重罪行”。
众所周知，自然界里的铀有三种同位素，它们分别是U-234、U-235及U-238。
其中U-235是裂变元素，能够用于生产核武器及核反应堆燃料。
当U-235被提取后，剩下的绝大多数是U-238。
贫铀的主要成分就是U-238，具有低水平的放射性，也被称为“贫化铀”。
用高密度、高强度、高韧性的贫铀合金做弹芯，爆炸时会产生高温化学反应，可以穿透很厚的装甲，是对付现有复合装甲和反作用装甲的最好武器，其最大穿甲厚度可达800至900毫米。
即使弹芯未能穿透装甲，燃烧的弹芯也会生成大量云雾状的氧化铀尘埃。
贫铀弹的危害主要体现在：一是危害人的健康。
会引起造血障碍，表现为红细胞、白细胞、血小板和血红蛋白减少，造血细胞受损而导致造血障碍；眼白内障，表现为眼晶体混浊及视觉障碍，也是最早发生和最多见的病症；白血病及其他恶性肿瘤；生育能力下降，甚至会导致精子和卵子中的染色体畸变和基因突变，进而导致下一代的形态或功能出现异常；生长发育出现障碍，严重时会引起寿命缩短，未老先衰或提前死亡。
二是破坏环境。
贫铀弹爆炸后产生的放射性微粒会对水源和土壤造成污染，并最终危害饮用水链和食物链，将影响生态平衡和物种多样性。
由于铀的半衰期较长，这使得其污染时间将长达几十年甚至更久。
历史上，以美国为首的北约曾多次在战争中使用这种国际法禁用的武器，给当地民众带去了无尽的痛苦。
如在1991年的海湾战争中，美军使用了多达94万枚贫铀弹，造成伊拉克大部分地区患先天性出生缺陷和癌症等疾病的人群数量激增。
核动力舰艇的核辐射及其防护问题
核动力舰艇的核辐射及其防护问题
朱炳钗
【期刊名称】《海军医学杂志》
【年(卷),期】1998(000)002
【摘要】核动力舰艇采用了核动力装置,解决了动力问题,使之续航时间、航行速度及活动海域等都大大地超过了常规舰艇,极大地提高了战斗力。
但是,核动力舰艇上的核反应堆在裂变过程中能产生大量的核辐射,于是带来
【总页数】3页(P101-103)
【作者】朱炳钗
【作者单位】海军医学研究所
【正文语种】中文
【中图分类】R14
【相关文献】
1.一种适用于舰艇环境的核辐射剂量仪 [J], 刘大海;赵建兴;周春芝;李海俊
2.要提高公众对核电的信任度——中国工程院院士、核辐射防护专家潘自强谈核安全问题 [J], 官慧
3.谈谈核仪表,核辐射及核辐射的安全防护 [J], 黄丽钰
4.贫化铀用于舰艇核动力装置辐射防护的屏蔽性能分析 [J], 宋英明;张宇;卢川;谭磊;王浩然;陈心润
5.核动力厂环境辐射防护规定(GB 6249—2011)表1执行中存在问题探讨 [J], 沈福;魏永康;王卓士;马英豪;孟丹;张志龙;傅翠明;李静韬;马弢
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铀金属陶瓷作为辐射防护材料的应用
铀金属陶瓷作为辐射防护材料的应用郭珺然【摘要】本文针对铀金属陶瓷的在辐射防护方面的合理利用进行了研究和分析,通过相关研究,分析了铀金属陶瓷在物理、化学、力学、屏蔽等方面性能,对比了钢和金属陶瓷的中子屏蔽效果,得出不同成分和含量的材料的优劣,初步说明了铀金属陶瓷用于辐射防护材料的可行性.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)033【总页数】3页(P186-188)【关键词】铀金属;氧化物;陶瓷;辐射防护;屏蔽性能【作者】郭珺然【作者单位】南华大学核资源工程学院,衡阳421001【正文语种】中文【中图分类】TL770 引言金属铀是一种高密度金属，中子俘获截面大，辐照稳定性良好，而且其熔点高，导热性好，机械加工性能好，对γ及X射线的吸收能力很强，是一种性能优异的防护材料。
核燃料铀加工后的副产品DU，过去长时间内被作为核废料处置，而核废料的管理费用相当巨大。
因此，有核国家都在为合理利用DU寻找出路。
现在，DU及其合金在国外军事工业及民用工业中已获得成功应用[1]，如作为乏燃料（SNF）的新防护材料以及SNF地质处置场所的其他化学防护材料。
高性能的DU可以利用铀独特的电子特性，用作半导体电池中的电极和燃料电池，以及用作电解水的催化剂[2]。
1 DUO2—钢金属陶瓷材料DUO2—钢金属陶瓷是一种性能优良的防护材料[3]。
用嵌入钢的DUO2金属颗粒陶瓷制成储存桶，而陶瓷将填充在钢层之间。
铀金属陶瓷有较高的氧含量，所以具有相比于钢，屏蔽性能更好。
此外，铀金属陶瓷还可以做成中子吸收剂。
金属陶瓷是一种可用于储存，运输或处置乏燃料（SNF）的优质材料。
嵌入钢中的陶瓷颗粒组成的金属陶瓷，是将具有理想性能的脆性陶瓷加入具有高导热性的强韧金属基体中，从而综合两种材料的最佳性能而制成。
传统的金属陶瓷可以应用于坦克装甲，拱顶装甲，钻头和核试验堆燃料，而对于金属氧化物陶瓷（DUO2，Al2O3，Gd2O3等）往往用于制造SNF桶。
贫铀的军事利用与健康和环境影响
2 工作方式
为了获得可靠的、 独立的、 与本次考察相关 的信息, U N EP 驻巴尔甘特遣队成立了称之为 “贫铀桌面评价小组” 的一个国际专家小组, 该 小组采用了下述工作方式:
辐射防护 第 21 卷 第 3 期 ・ 184 ・
・1 8 5 ・
234
爆炸和炮火的后果最强烈的时候受到了严重的 贫铀暴露。 假设爆炸和炮火产生的尘埃大多落在了 1 000 m 2 的区域内的地面上。假设离目标最近 的人瞬间短期内受到了密度可能很高的烟云照 射。 由于呼吸, 瞬间摄入 1 g 以上的尘埃是难以 忍受的, 假设 10% 的贫铀是指 100 m g 的最大 贫铀摄入量。 过一段时间后人们可能进入到耕作区。 人 们进入该区域时引起尘埃的悬浮, 人们呼吸污 染的空气, 通过接触区域内的物体受到污染, 通 过地面上或地下拾起的贫铀弹固体碎片受到外 照射。 贫铀溶解在地面的水中, 对作为附近水井 水源的地下水构成污染。 有些牲畜放牧于区域 之内, 受到了污染, 最终作为食用肉污染人体。 一小部分贫铀尘埃通过弥散长期扩散于更大的 区域。
2000 第 12 期的报道, 对这些评价和考察的内
234
U 以后的新衰变产物还没有来得及生成 ( U 的子体230 T h 的半衰期长达 7. 50 ×104 a ) 。
234
这样, 由于贫铀的污染, 不存在镭和氡 (234U 以 后的衰变产物) , 在任何有意义的量生成之前需 要几千年的时间。 贫铀中的同位素每单位时间 发射的 Α辐射的能量和是238U 系处于放射平衡 时每单位时间发射的所有 Α辐射的能量总和的 11% 。 贫铀发射的 Β辐射能量约为总 Β辐射的
6 事实真相考察
在考察期间进行了一些初步的测量, 如空 气吸收剂量率、 考察组所经道路上被摧毁的和 损坏的军用车辆的表面 Α和 Β 污染水平、 普里 什蒂纳两座被巡航导弹击中后烧毁的官方建筑 物周围和内部的表面 Α和 Β污染水平。 这次考察并没有找到被贫铀弹击中的任何 目标。 在被摧毁的军用车辆周围没有测到辐射水 平的增高, 在考察组所经的沿途的道路上也没 有发现增高的辐射水平。 基于这些初步的测量, 在被考察位置上考察组没有找到贫铀出现的任 何证据和迹象。 然而, 贫铀的效应主要局限于使用过贫铀 弹的地方, 且受影响的区域看来是相当小的, 所 以在没有精确位置资料的情况下是很难找到这 些区域的。没有提供这种资料。而且, 由于现有 地雷的文档不全, 因而扩大测量范围受到了限 制。 总之, 受特殊条件和情况的影响, 这次考察 的 “负面” 结果不排除使用过贫铀的可能性。
贫铀弹的危害及其防护_刘琼
伤的类型也不断增加,冲击伤同其他杀伤因素(如放射线、热辐射、机械力等)同时或相继作用于人体而造成的损伤,称为复合冲击伤,如放射性复合伤,烧冲复合伤、机械创伤复合冲击伤[5]等。
目前虽然在冲击损伤机理、生物力学响应、人的耐受性及人体防护研究等方面取得了重要成果,积累了一定的数据和经验,但在这些特定领域中都需要进一步深入研究,如头部损伤机制、关节的响应、身体各部分对冲击的耐受性水平的定量化、更加拟人的假人以及计算机模型的研制等等[15]。
冲击损伤力学是研究冲击过程中人体组织或器官损伤机理及其防护的一门交叉科学,常用的研究途径有事故调查、临床研究、志愿者实验、尸体实验、假人实验、动物实验、数学模型等。
因为动物体的质量分布、形态特征、组织器官的生物力学特性与人体相比具有较大的差异,以及由于测试条件和测试技术的不同,得到的数据差异性较大,使得动物实验的定量结果难以推算到人体。
因此,冲击损伤生物力学研究要利用多种途径进行综合研究才能得出适用于人的可靠结论[15,16]。
[参考文献][1] 张 波,刘大维,蒋建新,等.犬水下冲击伤后主要脏器的病理学变化[J].第三军医大学学报,2003,25(11):938-940.[2] 杨志焕,朱佩芳,蒋建新,等.水下冲击波的生物效应[J].爆炸与冲击,2003,23(2):134-139.[3] 王中黔.关于水下爆破人身安全距离的探讨[J].爆炸与冲击,1982,2(1):109-115.[4] 张均奎,王正国,冷华光,等.冲击波负压与肺损伤[J].爆炸与冲击,1994,14(1):84-87.[5] 王正国.冲击伤[M].北京:人民军医出版社,1983.77-87.[6] 李 铮.空气冲击波作用下人的安全距离[J].爆炸与冲击,1990,10(2):135-144.[7] 杨志焕,朱佩芳,蒋建新,等.水下冲击伤损伤的特点的初步探讨[J].中华创伤杂志,2003,19(2):111-114.[8] 单佑安,蒋建新,杨志焕,等.大剂量地塞米松对犬严重肺冲击伤的治疗作用[J].第三军医大学学报,2003,25(11):935-937.[9] 龚锦涵.航海医学[M].北京:人民军医出版社,1996.125-127.[10] PHI LLIPS Y Y.Primary blast injuries[J].J Emerg M ed,1984,2:379.[11] 王正国.冲击波致伤和安全标准研究概况[J].国外医学·军事医学分册,1987,20(5):257-259.[12] 杨志焕,张均奎,王正国,等.复合材料对冲击伤防护效应的实验研究[J].西南国防医药,1994,4(3):129-130. [13] 李晓炎,杨志焕,王正国,等.发泡镍对肺冲击伤的防护效果及其机理研究[J].西南国防医药,1995,5(6):333-334.[14] 赵 敏.冲击伤[J].解放军医学情报,1990,4(5):266-268.[15] 刘炳坤.冲击损伤生物力学研究进展[J].航天医学与医学工程,1999,12(1):62-65.[16] ALBERT I K.Progress of research on impact biomechanics[J].J of Bio Eng,1993,115(4B):582-587.(收稿日期:2003-12-15)(本文编辑:施 莼)贫铀弹的危害及其防护刘 琼,王海军(综述),范正平(审校)(海军医学研究所,上海 200433) [摘要] 贫铀弹是一种新武器,其爆炸后所弥散的贫铀将长时间影响人类的生存环境,对人体产生慢性伤害。
贫铀弹为什么的穿透力为什么就这么强？原理是什么？
贫铀弹为什么的穿透力为什么就这么强？原理是什么？分类:社会/文化 >> 军事问题描述:我昨天看了中央台的军事观察节目，主持人列举了海湾战争时期的一些战例，其中就说到了美国的战机使用了贫铀弹来攻击伊拉克的坦克，但是，我想问一下，为什么贫铀弹的穿透力就这么强呢？原理是什么啊？解析:贫铀弹是弹芯用贫铀合金制成的炮弹或炸弹。
所谓贫铀是从金属铀中提炼出核材料铀235以后得到的副产品，其主要成分是不具放射性的铀238，故称贫化铀，简称贫铀。
它的密度为18.7克／立方厘米，是钢密度的2.8倍。
但是，铀蒸气有毒，贫铀也不是绝对不含铀235，仍有微弱的放射性，这些都会对人体产生伤害，对环境造成污染。
一、贫铀及其特性天然钢中，含有U238、U235、U234三种同位素，而只有U235才能用于核裂变反应，才能作为核武器和核电站燃料，因此天然铀必须加工处理成高含U235的浓缩铀。
纯天然铀中U235仅占0.72％，U238占绝对优势，获取浓缩铀后剩余的铀，U235含量更低。
这种U235含量比天然铀更低的铀叫贫铀。
美国原子能标准委员会（NRC）将U235低于0.711％的铀定为贫铀，美国国防部定的国防部标准为U235含量在 0.3％以下，而实际使用的标准是0.20％。
天然铀和美国国防部使用的贫铀中各种同位素比率的比较。
从表中可以看出，贫铀中不但 U235含量减少了，U234也大大减少了。
在1991年海湾战争中，美军就大量使用了贫铀弹，具体数量至今秘而不宣，据估计可能超过80万枚，总计约320吨。
当时曾大出风头的“坦克杀手”A-10“雷电”攻击机，就靠使用贫铀弹摧毁了上千辆T-72坦克。
战后，在伊拉克南部巴士拉等战地，辐射强度骤然增大，无端患病者特别是血液病和癌症患者急剧增多。
紧接着，参战的多国部队特别是美军老兵中也出现了“海湾战争综合症”，患者的痛苦难以言表，给他们本人及家人产生了严重的身心创伤，也引起人们对贫铀弹的关注。
等效天然铀燃料组件生产线的屏蔽设计
等效天然铀燃料组件生产线的屏蔽设计摘要：本文针对中核北方核燃料元件有限公司等效天然铀重水堆燃料组件生产线上关键设备收料仓和溶解槽进行了屏蔽设计，并将设计方式推广到生产线其它设备的屏蔽设计中，以期达到降低生产线整体辐射水平的目的。
关键词：等效天然铀；收料仓；溶解槽；屏蔽设计。
1引言收料仓、溶解槽是等效天然铀重水堆燃料组件制造岗位的关键工艺设备。
收料仓主要功能为对回收铀和贫化铀进行混料，得到等效天然铀。
溶解槽则为对混料后的等效天然铀进行硝酸溶解。
因回收铀、等效天然铀的放射性比活度较天然铀高，生产操作中应足够重视放射性物质对工作人员内照射和外照射的防护，这些设备在选用通用主体设备之后需设计成密封屏蔽装置，以达到设备气密性和满足屏蔽厚度的技术要求。
屏蔽后的回收铀混料工序收料仓料斗及溶解工序溶解槽表面1m处的剂量率不超过5μSv/h。
计算采用QAD-CGA多个辐射源组合几何点核积分程序。
2源项资料2.1物料简介等效天然铀核燃料元件生产线操作的物料为回收铀和贫化铀以及混料后的等效天然铀。
天然铀主要包含三种同位素：234U、235U、238U，每种同位素含量分别为0.0054%、0.71%和99.28%。
回收铀经过堆内辐照和一段时间的冷却，回收铀与天然铀有着不同的同位素构成，回收铀各同位素的组成见表1。
由于中子通量不同、自裂变反应和放射性衰变，产生了四种人造同位素：232U、233U、236U和237U。
232U和238U是回收铀中最主要的同位素，随着其衰变产生高能的β和γ射线。
232U半衰期较短，经衰变依次产生212Pb、212Bi 和208Tl，最终形成稳定的208Pb，其中212Pb、212Bi和208Tl产生高能γ射线，208Tl的γ射线能量达到2.6MeV。
232U的放射性强度在回收后的第十年达到最高峰。
238U的半衰期较长，衰变产物依次为234Th、234mPa和231Th，234mPa是238U最主要的衰变产物，产生高能β和γ射线。
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第39卷第2期核科学与工程Vol.39 No.2 2019年4月Nuclear Science and Engineering Apr.2019贫化铀用于舰艇核动力装置辐射防护的屏蔽性能分析宋英明1，张 宇1，卢 川2，谭 磊1，王浩然1，陈心润1（1. 南华大学核科学技术学院，湖南衡阳 421001；2. 中国核动力研究设计院核反应堆系统设计技术国家重点实验室，四川成都 610213）摘要：贫化铀的合理利用和安全处置是国际核工程界长期存在的难题，用作舰艇核动力装置的一次屏蔽结构材料是贫化铀利用的一条途径。
文章对贫化铀材料主要是DU混凝土作为辐射防护材料的物理、化学、力学、屏蔽等方面性能进行了调研综述，结合舰艇核动力装置对辐射防护的具体要求，针对舰艇反应堆四层三维屏蔽结构简化模型，利用蒙特卡罗方法模拟计算了贫化铀材料对中子、γ射线的屏蔽性能，通过与铅、钨、铸钢等材料进行对比分析，初步说明了贫化铀或贫化铀混合物用于舰艇核动力装置辐射防护材料的可行性。
关键词：贫化铀材料；舰艇核动力装置；屏蔽性能；蒙特卡罗计算中图分类号：TL413+.3；TL949 文章标志码：A 文章编号：0258-0918（2019）02-0260-07Shielding Performance Analysis of Depleted Uranium used in Radiation Protection of Ship Nuclear Power PlantSONG Yingming1，ZHANG Yu1，LU Chuan2，TAN Lei1，WANG Haoran1，Chen Xinrun1（1. College of Nuclear Science and Technology，University of South China，Hengyang of Hunan Prov. 421001，China；2. National Key Laboratory of Nuclear Reactor System Design Technology，Nuclear Power Institute of China，Chengdu of Sichuan Prov.610213，China）Abstract：The rational utilization and safe disposal of depleted uranium is a long-term problem difficult to be solved by the international nuclear engineering community. As a shielding material for naval nuclear power plant，it is a possible way to utilize depleted uranium. This paper reviews the physical，chemical，mechanical，shielding and other aspects of depleted uranium materials，mainly DU concrete as radiation protection materials. Combining with specific requirements of radiation protection for naval nuclear power plant，aiming at the simplified model for the four layer three-dimensional shielding structure of a naval vessel______________________收稿日期：2018-11-29基金项目：武器装备预研基金（NO.32102040505）作者简介：宋英明（1980—），男，山东夏津人，副教授，工学博士，现从事核反应堆工程与辐射安全方面研究260reactor，the shielding performance of the depleted uranium materials on neutron and γ-ray was simulated by Monte-Carlo method. Comparative analysis of the materials of lead，tungsten and cast steel shows the feasibility of depleted uranium or mixture of depleted uranium used as radiation protective materials for naval nuclear power plant.Key words：Depleted uranium material；Naval nuclear power plant；Shielding performance；Monte Carlo calculation贫化铀（Depleted Uranium，DU）是铀同位素的混合物经分离或在反应堆中“烧过”后产生的副产物，其中235U的含量约为天然铀的60%，长期以来被作为核废料处理。
资料表明，美、法、英、日、俄、中及南非等国都积累了大量贫化铀，寻求贫化铀的合理利用方案已是各国核工程界竞相开展的课题。
为确保舰艇核动力装置艇员在长期潜航时的生命安全和健康，做好核舰艇的辐射安全防护是一项必不可少的工作[1−6]。
而近年来，贫化铀及其合金已成功应用于军事工业及民用工业。
据研究，贫化铀对舰艇核动力装置放出的中子、γ射线等放射性物质具有良好的慢化和屏蔽效果[7−9]。
此外，贫化铀用作舰船核动力装置屏蔽结构材料也可在一定程度上解决贫化铀作为极低放废物的处理和处置难题。
鉴于此，本文调研分析了目前国外贫化铀材料特别是DU混凝土作为辐射防护材料的性能，结合舰艇核动力装置对辐射防护的具体要求，针对舰艇反应堆屏蔽结构简化模型，计算分析了贫化铀材料对中子、γ射线的屏蔽性能，通过与铅、钨、铸钢材料相比较，从屏蔽效果、成本、环境等角度初步说明了贫化铀或贫化铀混合物用于舰艇核动力装置一次屏蔽结构材料的可行性。
1DU作为辐射防护材料的应用贫化铀在辐射防护方面的应用潜力巨大，其中DU氧化物（主要是DUO2）和DU金属可用作乏燃料（SNF）的屏蔽材料，以及地下SNF 处置场所的附加屏蔽材料[10]。
目前，应用最广泛的DU化合物屏蔽材料是DU混凝土。
这种材料是将DU制成二氧化铀颗粒，用粘土、氧化硼、氧化铁和玄武岩等材料组成的无机黏合剂将其聚合成型，然后烧结形成直径为0.75英寸，厚度为0.375英寸的骨料—DUAGG（depleted uranium aggregate），粉碎DUAGG聚集体并筛分出表面粗糙，且尺寸介于0.187至0.5英寸之间的骨料。
再将DUAGG与传统混凝土成型材料（如水泥、沙子和水）相结合，形成一种超高密度混凝土DUCRETE（depleted uranium concrete），厚度大于等于1 cm。
与普通混凝土相比，最多仅需原普通混凝土一半的厚度即可实现相同的屏蔽性能，与铸钢、铅、铁和DU 金属屏蔽材料相比，DUCRETE的制造成本更低。
DUO2—钢金属陶瓷也可用作屏蔽材料，这种材料是将DUO2颗粒金属陶瓷嵌入铸钢中构成。
由于DUO2的氧含量较高，因此中子吸收率较大，屏蔽能力比普通铸钢的效果好[11]。
1.1DU金属材料在民用上，DU金属预期可以作为快中子增殖堆中燃料的包壳材料，因为起堆后它可与中子发生反应产生239Pu。
医院里，DU金属曾用作为烤瓷牙的荧光添加剂（现已停产），目前广泛用于屏蔽γ刀辐射产生的X射线。
DU金属也被用作商用飞机和叉式升降机的舵和襟翼的配重以及帆船游艇的龙骨中[12]。
在军事上，美军早在20世纪70年代就开始用DU金属材料研制动能穿甲弹和坦克装甲。
之后DU金属广泛用于坦克防护装甲的一部分，即在坦克钢甲的金属套筒中插入DU金属。
1.2DUCRETE材料美国爱达荷州国家工程与环境实验室（INEEL）W. Quapp和P. Lessing在1998年提出DUCRETE混凝土概念，并获得国际专利[13,14]。
P. Lessing通过概念验证试验，验证了贫化铀（UO2）骨料与混凝土浆料之间是否会产生有害的化学物质[15]。
水泥浆中的U3O8在一定的水氧化条件下具有更好的热力学稳定性，当贫化铀氧化物从UO2到U3O8过渡时会引起骨料膨胀，可能会产生破坏屏蔽材料并降低其抗压强度的261262应力，但是U 3O 8—DUCRETE 比UO 2—DUCRETE 密度小，经DU 烧结后的模拟粗骨料初步测试得到，DUCRETE 和普通混凝土的抗压强度相当，但与普通混凝土损伤机理不同。
经调查[16]，虽然混凝土材料和燃料芯块之间似乎没有任何化学反应，但在高温暴露试验过程中发生了氧化铀颗粒的氧化。
尽管肉眼看不见，但在试验条件下由于混凝土脱水而促进了氧化反应，从而导致DUCRETE 样品在向U 3O 8过渡期间，粗骨料的体积增加而严重失效。
高温下，燃料芯块的氧化可能会加快，但是混凝土浆料的脱水也可能有助于材料解体。
由此得出，如果UO x 聚集体在较高温度下与水和氧气反应较少，DUCRETE 应该更适合于做屏蔽材料。
Starmet 用2×4英寸的圆筒对不同批次的DUCRETE 混凝土进行了测试[17]，表1为DUCRETE 样品1和样品2的成分及其物理性质，表2为压缩测试的结果。
对比低密度的DUAGG （7～8.1 g/cm 3）制成的样品对密度的影响得到（其中普通混凝土的密度约为2.26 g/cm 3），即使是“低密度”DUAGG 配成的DUCRETE 产生的混凝土也会比普通混凝土密度大很多。
经Starmet 改进制造工艺后产生的骨料密度为8.8 g/cm 3，DU 混凝土的密度可达6.3 g/cm 3。
表1 DUCRETE 测试样品的组成及物理性质Table 1 Composition and physical properties ofDUCRETE test samples主要成分 样品1的比例样品2的比例水泥 1 1 DUAGG 9.6 8.18粉煤灰 0.2—水0.32 0.29 固化密度/（g/cm 3）5.72 5.87表2 DUCRETE 及其复合物测试样品的密度和抗压强度Table 2 Density and compressive strength ofDUCRETE and its composite test samples样品号测量密度/（lb/ft 3）强度/psiDUAGG 密度/（g/cm 3）少量掺杂1 5.72 4 310 8.1 粉煤灰 2 5.87 4 4308.1 粉煤灰 3 5.66 5 101 8.1 粉煤灰 4 4.81 3 880 7 微二氧化硅 5 4.73 4 390 7 微二氧化硅1.3 DUCRETE 屏蔽效果DUCRETE 既可用做γ衰减时的高Z 材料，也可用于中子衰减时的低Z 材料。