浮动堆在运行期间需要对核燃料进行更换，由运输船负责新燃料补给，以及乏燃料和放射废物的外输。放射性物质均放置于可靠的压力容器，可以承受比较大的冲击。在海洋环境下，压力容器虽不存在碰撞冲击引起的风险，但存在由于相对运动引起的放置不稳的风险。因此在运输船上布置格栅，使容器可以在格栅内限制运动。但同时，格栅也为容器的吊装放置提高了操作难度，需要设置对容器的限位装置。本文采用辅助漏斗作为限位的辅助装置，以确保容器可以顺利放入格栅内。

1 浮动堆海上吊运特点

浮动堆海上吊运具有如下的特点：

（1）平台与运输船吨位差别大，平台遮蔽效应明显。

（2）放射性物质转运要求高，不允许出现倾倒和翻滚。

（3）放射性物质转运，人因干预少。

（4）补给和外输物资多，操作暴露期长。

在HAD401-01-1990《核电厂放射性排出流和废物管理》中关于废物厂外运输提出如下原则[1]：

（1）确保必要的安全等级，使运输受到最小的特殊限制。

（2）安全措施必须适合于运输物质的潜在危险性。

因此在浮动堆海上吊运过程中，必须保证吊运的放射性物质的安全，避免出现剧烈碰撞。

在放射性物质转运时，需进行运输环境分析，其目的是定量地确定在运输事故中，所运输的货包在事故过程中与周围环境之间的相互作用的严重程度。事故环境包括五种情况，即火烧、撞击、挤压、贯穿和浸没。在海上吊运中，需要严格控制容器与运输船之间的相对运动，使不发生剧烈的碰撞，以及因翻滚导致的落入大海而浸没的事故情况。

2 吊装计算模型

2.1 主尺度参数

海洋核动力平台和运输船主尺度参数如表1所示。

表1 主尺度参数表??? ??????????

表1中CG_x指重心纵向位置，CG_z指重心垂向位置。浮动堆平台和运输船的初始舷边间距为2.5m，两船重心纵向位置相距16.94m。

2.2 设备参数

吊车位于平台22.5m层甲板，距中纵面13m。吊机高度4.7m，吊臂长度15m。

平台与运输船旁靠系泊作业中，采用8条缆绳，艏尾各3条平行布置，船中2条交叉布置。在总体坐标系中，缆绳在平台和运输船上的系泊点如表2所示。

表2 缆绳参数????? ??? ????????? ???? ???? ???? ???? ?????? ????? ????????? ????? ??????????? ????? ????????? ????? ??????????? ????? ????????? ????? ??????????? ????? ?????????????????????????? ??????????????? ????? ??????????? ???????????????????????????????? ???????????????????????????????? ??????????????????????????????

在平台左舷设有四个靠球，总体坐标系下，运输船旁靠靠球初始球心分别为（73.72，14.50，8.10）m，（83.72，14.50，8.10）m，（109.68，14.50，8.10）m，（119.68，14.50，8.10）m。

转运容器包括乏燃料容器、放射性废物容器和新燃料容器，不同容器尺寸大小有所区别。

2.3 环境参数

放射性转运具有计划性，在制定计划时会结合气象预报，选择海洋环境较温和的时间开展。以渤海为例，海况常年在3级及以下。因此选用3级海况作为转运工作工况，具体风浪流参数如表3所示。

表3 3级海况参数?

其中风浪流方向规定与总体坐标系x轴逆时针夹角为正，顺时针为负。在分析时，主要考虑风生浪和风生流，即风浪流同向，如图1所示。

图1 风浪流方向规定

3 结果分析

平台与转运船吊装燃料容器示意图如图2所示。

图2 吊装示意图

3.1 平台和运输船耦合运动

在3级海况条件下，平台和运输船在平衡位置处的横摇、纵摇和垂荡耦合运动的最大值如表4所示。

表4 平台和运输船运动最大值?? ?????/? ??/? ??/m ??/? ??/? ??/m 2.7 0.7 0.1 6.0 2.6 0.5

3.2 容器和运输船相对运动

3.2.1 相对平动位移

相对平动位移主要分析燃料容器质心点与其静止状态在转运船甲板上的投影点之间的相对运动，为避免相对运动引起碰撞，假设燃料容器与运输船甲板在静止时垂直距离1.0m。在方向组合下，燃料容器与甲板上垂直对应点在x和y方向上的相对位移如图3所示。

图3 燃料容器与甲板相对位移（x和y方向）

由图3可知，x方向平均相对位移为-0.005m，最大相对位移为1.6m；y方向平均相对位移为-2.6m，最大相对位移为3.8m。

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