火星表面环境对核反应堆屏蔽性能的影响分析

发布时间：2022-01-27 01:35

　　针对核反应堆电源在火星表面运行时对周边工作人员和系统设备产生辐照问题,提出人员和设备的剂量限值要求及计算条件,并结合火星表面环境情况,计算分析了火星土壤、大气等对核反应堆屏蔽性能的影响。计算结果表明,火星土壤对核反应堆可起到很好的屏蔽作用,火星大气对中子和γ射线具有一定的散射作用,影响核反应堆的屏蔽效果。核反应堆置于火星坑中时,火星表面大气的散射作用对外围剂量的影响较大。火星坑回填土壤密度的增加可减小核反应堆外围剂量。核反应堆置于1.5 m深的火星坑中,采用相对密度为0.9的土壤进行回填时,距离核反应堆100 m处的年剂量值以及斯特林发动机下表面的剂量值均可满足剂量限值要求。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(05)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

堆芯结构模型

3.1 火星坑深度图2为火星坑深0～2.2 m时距离堆芯100 m处的年剂量,当反应堆置于火星表面时,距离堆芯100 m处的年剂量为1.16×107 mSv,该值远大于剂量限值要求。当反应堆部分埋入火星土壤时,随着埋入深度的增加,距离堆芯100 m处火星表面的年剂量呈下降趋势。反应堆刚好完全埋入火星土壤时,距离堆芯100 m处的年剂量降低到5.86×105 mSv。在火星坑深为1.5 m时,距离堆芯100 m处的年剂量为20.1 mSv,该值已满足剂量限值要求,可见火星土壤起到了很好的屏蔽作用。

图3为火星坑深0～2.2 m时斯特林发动机下表面的γ剂量和快中子注量。当反应堆未完全埋入火星土壤时,斯特林发动机下表面的γ剂量和快中子注量基本不随火星坑深度变化,γ剂量最大值为580.47 Mrad,快中子注量最大可达1.09×1018 cm-2,远大于剂量限值要求。当反应堆完全埋入火星土壤后,斯特林发动机下表面的γ剂量和快中子注量随火星坑深度的增加呈下降趋势,在火星坑深度为1.5 m时,斯特林发动机下表面的γ剂量为2.21 Mrad,快中子注量为1.41×1013 cm-2,已满足剂量限值要求。3.2 火星大气

【参考文献】：
期刊论文
[1]星球表面用核反应堆临界安全分析[J]. 姚成志,赵守智,胡古,解家春.  原子能科学技术. 2018(12)
[2]星球表面探测用核反应堆电源初步研究[J]. 彭磊,谢奇林,范晓强,梁文峰,任保国.  载人航天. 2015(03)
[3]一种紧凑型星球表面反应堆辐射屏蔽初步设计[J]. 宋旺旺,杜金峰,赖万昌,梁文峰.  核电子学与探测技术. 2015(02)



本文编号：3611502