防辐射挖掘机故障分析及驾驶舱内放射性粉尘事故安全量化管理研究

摘要

本文依托于湖南省科技重大专项《核设施退役和核泄漏安全处理技术及装备的研发》项目，以作业于高放射性环境下的核设施退役用挖掘机为研究对象，运用安全量化管理方法对驾驶舱屏蔽系统粉尘屏蔽性能进行研究，以实现保障核设施退役作业人员安全健康和提高防辐射挖掘机挖掘、填埋、运输等工作效率的目的。
　　本文首先探讨防辐射挖掘机故障模式，建立防辐射挖掘机故障树，采用层次分析法分析防辐射挖掘机司机室等六大部分对提高整机性能影响度，得出提高防辐射挖掘机安全性能的关键方案为提高司机室即驾驶舱屏蔽系统的安全性能。故对防辐射挖掘机驾驶舱屏蔽系统进行预先危险性分析（PHA），通过九因素综合调研识别出系统危险源及可能发生的事故种类，并将系统故障类别聚类划分为座椅震动、舱内噪声、机械事故和辐射事故四大类，同时制定 PHA分析表格及应急对策。
　　其次研究驾驶舱屏蔽系统安全量化管理理论体系。提出以安全监管和应急管理为核心内容的现代安全管理方法M-MP2R，同时以安全信息的定量定性为研究对象分别研究基于M-MP2R方法的实时安全量化管理和风险预控安全量化管理系统方法。在上述安全量化管理理论研究基础之上，设计正交试验分析压差、温度、相对湿度三因素对驾驶舱屏蔽系统内部呼吸性粉尘浓度的耦合量化影响。
　　文章最后研究驾驶舱屏蔽系统放射性粉尘事故安全量化的应用。根据实验测得数据运用 Matlab曲线拟合研究分析舱内呼吸性粉尘浓度与压差、温度、相对湿度因素间的量化关系；计算400Pa最佳压差下温度、相对湿度与呼吸性粉尘浓度的量化耦合关系；确定满足400Pa压差下驾驶舱屏蔽系统辐射粉尘浓度控制在0.4mg/m3范围内的温度、相对湿度二因素指标阈值。最后，将实验及模拟结果运用至驾驶舱屏蔽系统放射性粉尘事故实时量化管理方法中进行检验。
　　文章一方面建立了防辐射挖掘机的故障树图，通过层次分析确定了对防辐射挖掘机安全性能影响最关键的部位是驾驶舱屏蔽系统，及防辐射挖掘机亟需满足的性能为防辐射性和防尘性；另一方面通过实验研究得出放射性环境下防辐射挖掘机驾驶舱屏蔽系统放射性粉尘事故控制的优化条件；此外，安全量化管理理论与方法的提出为监管驾驶舱屏蔽系统放射性粉尘事故提供可靠依据，同时也为其他学者研究事故控制理论提供借鉴。

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第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3研究方法、内容与技术路线

第2章 防辐射挖掘机故障分析

2.1 防辐射挖掘机结构与特点

2.2 防辐射挖掘机故障树分析

2.3 基于层次分析法的防辐射挖掘机预先危险性分析

2.4 本章小结

第3章 驾驶舱屏蔽系统安全量化管理理论体系建立

3.1 M-MP2R现代安全管理方法的提出

3.2 基于M-MP2R的驾驶舱屏蔽系统安全量化管理

3.3 驾驶舱屏蔽系统粉尘事故耦合管理研究

3.4 本章小结

第4章 驾驶舱屏蔽系统粉尘事故安全量化管理实例研究

4.1 驾驶舱屏蔽系统粉尘事故量化管理评定指标

4.2 驾驶舱屏蔽系统粉尘事故安全状态判定

4.3 驾驶舱屏蔽系统粉尘事故安全量化结果分析

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

附录

作者攻读学位期间的科研成果

致谢