一种舰船用核反应堆防护结构
技术背景
核反应堆的防护一般沿袭原俄罗斯的技术，采用钢筋混凝土屏蔽核辐射，钢筋混凝土层厚度达到1500mm左右。这种保护层较重，不适宜在舰船、航天飞机、钻地潜艇等应用。
航空母舰上的核反应堆、攻击核潜艇用反应堆、核动力无人驾驶潜艇、第六代战机、末日飞机、钻地潜艇等都需要轻质、体积小又核辐射防护效果好的核反应堆。
我国在海南昌江建造的陆上商用模块化小型核反应堆玲珑一号。玲珑一号使用加压的轻水（普通水）作为冷却剂和慢化剂，保证水在堆内不沸腾。反应堆燃料采用丰度为3%的低浓缩铀，反应堆高14米，宽10米，采用钢板与钢筋混凝土复合防护结构，比较重，体积较大，防辐射效果尚待提高。
舰船上核反应堆主要涉及三个安全问题。
1、防止核辐射泄露，防止α、β、γ三种射线辐射污染。据传说美国“里根”号航母曾发生核泄漏事件，美军麾下的核动力航母与核潜艇，将来都会面临核泄漏的风险。
2、核反应堆内部反应压力，防护层要具有足够强度，防止破裂，核反应物逸出。
3、防止外力冲击，特别是炸弹、导弹冲击，引发爆核反应。
技术介绍
1、高强韧钢板，抗拉强度1000Mpa以上，延伸率大于10%；厚度10～20mm。
2、泡沫铝板，纯铝或变形铝合金泡沫铝，厚度150～250mm，密度0.4～0.5g/cm3。
3、铅板，厚度5mm，粘接在内层钢板上，屏蔽全部核辐射。
4、钢筋混凝土层，厚度200～500mm，也可以不用钢筋混凝土层。
第一种，无钢筋混凝土层，如图1。
第二种，带钢筋混凝土层，如图2所示。
图1. 最轻质（无钢筋混凝土）防护结构设计
图2. 新型轻质（带钢筋混凝土）防护结构设计
铅板对核辐射射线屏蔽效率很高，α、β、γ和中子射线等都能防护。10毫居里的γ射线，用3mm的铅板就能挡住，所以本装置采用5mm厚度铅板，可以防护全部射线辐射。
结构性能
1、当导弹等强力攻击时，攻击力可被减小到1/200，不能攻入反应堆内部。
2、抗爆炸冲击波5000MPa。
3、钢板/泡沫铝/钢板层强度可达到225mm厚度钢板强度，再加上500mm厚度钢筋混凝土强度，可以抑制核反应堆内部应力。
4、5mm厚度铅板能够阻隔全部核辐射射线，防止核泄漏污染。
5、比全钢筋混凝土结构重量减少60%以上。
目前的核反应堆采用1500mm钢筋混凝土层保护，抗压强度为45MPa。
采用20mm厚度高强韧钢板，200mm厚度泡沫铝，内层5mm厚度高强韧钢板，抗压强度达到270MPa以上，提高6倍以上，体积减小为1/300。
采用20mm厚度高强韧钢板，200mm厚度泡沫铝，内层5mm厚度高强韧钢板,钢筋混凝土层200mm。抗压强度达到270MPa以上，提高6倍以上，体积减小为1/50。
专利证书
