安全问题是建造核电站及其运行过程中考虑的首要问题,核电站的设计、建造和运行均采用纵深防御的原则,从设备、措施上提供多等级的重叠保护。核屏蔽设计的主要任务是屏蔽中子,这是由于中子本身呈电中性,可与物质原子核直接发生作用,且中子穿透能力很强,和同等剂量的γ射线、χ射线相比,中子对人体产生的危害严重得多。热室屏蔽门作为核电站辐射安全中的重要装备,其最重要的性能是中子屏蔽性能,热室屏蔽门的中子屏蔽性能由中子能量、屏蔽材料类型及厚度共同决定,而另一个重要的性能是力学性能,这是因为热室屏蔽门结构强度不足会使屏蔽门出现较大间隙或者位移,导致放射性物质外泄。因此,本文采用理论-模拟-试验相结合的方法,对核电站用热室屏蔽门进行了较为系统的设计与研究。首先,根据热室屏蔽门设计要求与准则对热室屏蔽门进行总体方案设计,保证屏蔽门具有较好的中子及γ射线屏蔽性能和力学性能。热室屏蔽门采用单扇平开结构,门扇外形尺寸结构为阶梯状,内部结构为钢板、含硼板和钢板组合结构,并利用压紧锁紧结构对热室屏蔽门门扇施加一定的压紧锁紧载荷,保证热室屏蔽门满足辐射防护要求;为保证热室屏蔽门铰链轴处的同轴度和回转精度,选用深沟球轴承和圆锥滚子轴承作为铰链轴的轴承。其次,根据热室屏蔽门设计要求、设计准则和总体方案对热室屏蔽门结构进行了详细设计。通过各结构的布局设计、形状尺寸和零部件间连接关系保证热室屏蔽门协调运行,根据热室屏蔽门的应用场合及其铰链受力情况,对铰链轴进行设计和对铰链轴轴承进行选型。然后,采用理论计算、MCNP模拟和中子屏蔽性能试验对热室屏蔽门进行中子透过率计算,综合评价热室屏蔽门的中子屏蔽性能。利用张弛长度法对组合屏蔽材料的中子透过率进行理论计算,中子透过率随中子能量的增大先急剧增大后趋势变缓;采用蒙特卡罗方法,利用MCNP程序研究中子能量、组合屏蔽材料类型、组合屏蔽材料含硼板厚度对组合屏蔽材料中子透过率的影响;利用241Am-Be标准中子源对组合屏蔽材料进行中子屏蔽性能试验,结果表明:三种不同组合屏蔽材料的中子屏蔽性能均符合指标要求。最后,热室屏蔽门在满足中子屏蔽性能的基础上,利用有限元方法和试验方法相结合的方式对热室屏蔽门的力学性能进行研究。结果表明:初始设计中,铰链、地脚螺栓和垫圈的应力变化最为明显且不满足设计要求;为降低热室屏蔽门在工况Ⅳ下的高应力,对热室屏蔽门结构进行优化设计,优化后的热室屏蔽门各结构应力均小于许用应力。通过对热室屏蔽门进行静载荷变形试验,可知仿真结果和试验结果在合理的误差范围内。通过对热室屏蔽门内嵌含硼板进行力学试验,可知含硼板所受最大应力远小于试验测试的拉伸强度和弯曲强度。