核岛安全壳（反应堆厂房）是一个内部结构复杂、封闭性较强的特殊建筑物,既存在高大空间,也有许多空间受限的作业场所。由于安全壳建设施工作业种类繁多,其作业环境职业卫生保障一直是困扰我国“绿色核电建设”的难题之一,目前国内尚未开展系统而针对性的研究,国外核电建设也鲜有完整的方案可供参考。本论文选择核岛安全壳施工过程中焊接气溶胶污染治理问题,首先对辽宁红沿河核电站CPR1000安全壳施工阶段作业环境中的焊接气溶胶污染现状以及作业人员个体气溶胶暴露进行了调研和测量,并对颗粒物的理化特征进行了取样分析;结合颗粒物的湍流-布朗运动和热空气、电弧等离子体流动特性,建立了等离子体-热空气-颗粒物动量及能量耦合的数学物理模型;采用理论计算和数值模拟的方法研究了不同粒径颗粒物的主要受力和迁移扩散特征;研究了捕集罩空间位置、焊条角度、捕集风速以及捕集罩张角等因素对气溶胶局部捕集效率的影响规律,在此基础上,基于Elman神经网络结构,建立了多因素下的气溶胶颗粒物捕集效率神经网络预测模型;最后采用CFD数值模拟的方法研究了焊接气溶胶颗粒在核岛高大空间以及典型独立标高层中的运动规律,得到了颗粒物粒径与气溶胶主要分布高度之间的关系,根据施工现场实际情况,提出了全面除尘结合局部净化的核岛安全壳焊接污染物治理方案并在实践中加以应用,有效改善了核岛内施工作业环境。论文的主要研究内容和结论如下:1.对核岛焊接气溶胶污染现状进行调研,结果表明:（1）在未使用气溶胶治理手段的情况下,核岛安全壳施工现场个体气溶胶接触时间加权平均浓度超出4mg/m3的国家标准规定值,部分焊接人员个体接触浓度超出规定值5倍以上,焊点周围人员呼吸区短时间气溶胶浓度可超出规定值10倍以上。（2）根据焊接气溶胶粒子的透射电镜形貌观察,焊接气溶胶二次粒子外形结构复杂,由粒径为数十纳米的表面较为平滑的类球体一次粒子聚结而成;一次粒子通过凝并作用与周围微粒结合,造成粒子体积、质量的增长以及数量上的减少。根据焊接气溶胶化学组成元素的能谱分析,形状较为规则的类球形粒子主要组成元素为Fe和O,推测其主要来源于焊芯金属部分,而形状不规则的聚合颗粒物主要组成元素为Fe和Cu,并存在较大质量分数的Ca和F,除焊芯以外,焊条药皮可能为该类型粒子的另一重要来源。2.通过对核岛施工现场使用的焊条进行发尘量测试实验,得出焊条的单位质量发尘率在6.2g/kg至9.3g/kg之间,焊条平均发尘量为7.6g/kg。通过粒径测量与分析,可以得出粒径在0.5μm以下的亚微米细颗粒物占气溶胶粒子总数的80%以上;随着空气相对湿度的增大,气溶胶颗粒平均粒径有增大趋势,但增量并不显著。3.由焊接气溶胶颗粒的受力分析可知,对于亚微米颗粒,其主要受力为曳力、布朗力、saffman升力、热泳力以及重力,特别是对于粒径在0.3μm以下的气溶胶颗粒,布朗力的影响不可被忽视,在其作用下颗粒物在空间向各个方向做无规则运动,而当粒径大于0.3μm以后,布朗力的影响迅速减弱,曳力成为控制颗粒运动轨迹的主要作用力。在焊接亚微米气溶胶颗粒的自由扩散过程中,粒径越小的颗粒物的运动轨迹更易与气流方向发生偏离。4.当焊条角度发生变化时,由于电弧等离子体的形态和热空气流场的随之变化,颗粒物初始位置和运动轨迹将会向着焊条倾斜角度的反方向发生偏移,这一偏移将随着倾斜角度的增加而增大,当焊条角度分别为90°（倾斜0°）、60°（倾斜30°）和45°（倾斜45°）时,产生偏移的气溶胶粒数百分比分别为49.9%、62.5%和94.9%。5.通过对亚微米气溶胶的局部捕集效率研究,合适的捕集罩位置和张角对于提升捕集效率有着重要的意义,其中增大捕集罩水平夹角或减小捕集距离均可提高捕集效率。当捕集罩竖直倾角在[0,90]变化时,捕集效率随着捕集罩倾角增大而增大,当捕集罩竖直倾角在(90,180]变化时,对于固定的焊条角度将对应一个最佳的竖直倾角,使得越接近该角度,捕集效率越高。根据研究结果,（?）=41°是较为合适的捕集罩张角。6.本文建立的基于Elman神经网络的多因素局部捕集效率预测模型被证明与CFD数值模拟具有良好的一致性,运用此预测模型可以在一定范围内对捕集罩位置、焊条角度以及捕集风速等因素下的捕集效率进行计算,同时也可对固定工况下的捕集罩有效作用区域进行预测,可为核岛受限空间中的焊接气溶胶局部捕集的设计与实际应用提供参考。7.在安全壳20m以上的高大空间中,气溶胶颗粒的分布在竖直方向存在分层现象,平均分布高度随着粒径的增大而升高,77%以上的焊接气溶胶颗粒物分布在核岛安全壳30m-46m的高度范围内,其平均分布高度为40.78m。通过采用全面除尘结合局部净化的方法,经过实际现场测量及评估,本文提出的治理方案能够有效控制作业环境中的焊接气溶胶浓度,取得了良好的实际应用效果。