乏燃料元件運輸

乏燃料元件自反應堆卸料後，要經過一段時間冷卻才能運到後處理廠進行處理。乏燃料元件要裝在特製的運輸容器，以保證安全。運輸容器有足夠的禁止層和散熱裝置，並保證臨界安全和密封。運輸容器裝上特製的汽車、火車車廂，由陸上運輸；或裝上特製的貨輪海運。運輸過程中有專門的通訊控制設施進行監控，以確保運輸安全和通暢。運輸容器在遇車禍和海事情況下，也能保證不泄漏和安全。

基本介紹

• 中文名：乏燃料元件運輸
• 外文名：spent fuel element transportation
• 作用：防止核泄露
• 運輸方式：公路、鐵路、海上運輸

介紹

乏燃料元件運輸是用特殊容器和專用運輸工具，在安全的防護措施下，將乏燃料從一地轉送到另一地的過程。

隨著世界上核電廠數量逐年增加，所卸下的乏燃料元件也日益增多。1970年全世界乏燃料卸出量僅1240tHM(噸重金屬)，到1995年，累計的乏燃料卸出量約為170000tHM。到2020年將增加到368000tHM。對乏燃料元件的處置方法，一是處理，一是堆址儲存或離堆儲存。除堆址儲存外，無論採用哪種方法均需進行乏燃料運輸。圖1示出了壓水堆核電廠的燃料循環一般情況。由此可見，它是構成核燃料循環的一個重要環節。

乏燃料帶有裂變產物和強的放射性。現代輕水堆核電廠所用的燃料組件，在堆內停留3年左右，其燃耗深度有些已達30000MW·d/tU以上，即使經過“長期冷卻”，每千克鈾仍有數十個TBq的β、γ放射性，而且還有很高的衰變熱，一組壓水堆組件經過半年冷卻後仍有10 kW(熱功率)。因此，乏燃料運輸與未輻照核燃料的運輸全然不同，它不僅技術複雜、費用很大，而且必須在嚴密的控制下進行，以確保運輸安全，嚴防環境污染。

要求

對乏燃料組件的運輸有以下要求：①必須嚴格遵照國際原子能機構《放射性物質安全運輸規程》(以下簡稱《IAEA運輸規程》)和本國有關規程進行運輸。②根據本國的特點，各國均規定了具體的運輸審批制度。一般規定：對被運輸物的種類、數量和運輸路線、工具、可能發生事故的措施等必須進行設計和審查，並得到有關部門認可;對運輸容器的設計和製造必須得到認可，並在有關部門登記;乏燃料傳送前，必須對容器的密封性、表面輻射水平、表面污染程度和運輸工具及固定方式等進行檢查並得到認可；必須再次對運輸路線、特別要對安全措施以及萬一發生事故後的應急措施進行認可。③乏燃料運輸容器屬B型貨包，必須進行正常運輸條件及事故運輸條件下的試驗，合格後方能使用。④操作人員需經技術培訓，結業後才能進行操作。

運輸方式與工具

乏燃料組件在符合規程要求的條件下，可以通過公路、鐵路和海上運輸。由於對運輸乏燃料組件的安全要求越來越高，容器重量越來越大，已有專門的運輸車輛和船隻。但不需要專用公路、鐵路和碼頭，只要通過控制容器質量和嚴格組織運輸環節來確保運輸安全。

公路運輸

一般說來，公路運輸適用於短途、容器重量小於40t的運輸。裝2組壓水堆乏燃料組件(或4組沸水堆乏燃料組件)，需載重30t的超重型卡車。卡車設計成低重心、有專門固定容器的裝置和便於去污的結構。駕駛室有一定的防護措施。乏燃料公路運輸一般均採用一個車隊。對運輸速度要加以限制。

鐵路運輸

鐵路車輛載重量大，適於長途運輸。對數量多、運輸距離長的乏燃料組件採用鐵路運輸。40t以上的容器均用鐵路運輸。車速一般要小於100km/h。

海上運輸

現在已有世界性組織採用專門船隻運輸乏燃料組件。在歐洲，有兩個專門運輸公司：一個是由英、法和德國參加的核運輸公司(NTL)，專門在歐洲運輸二氧化鈾燃料組件。另一個是由英、法、日聯合的太平洋核運輸公司(PNTL)，專門運輸乏燃料組件到歐洲。乏燃料運輸船在結構上要具有雙層船殼和船底，整個船艙隔成若干個密封倉，船頭除防撞艙壁外，還設有輔助防撞艙壁。並裝有專門禁止、設有冷卻裝置、備有監測和去污設備以及特殊的安全、導航和通信系統等。

運輸容器標準

運輸容器裝滿乏燃料時，必須保持次臨界，容器外表面輻射劑量率不高於《IAEA運輸規程》的規定，必須適應環境溫度從-40～38 ℃的變化而保持足夠的強度，能承受正常運輸過程中的加速度、振動和共振的作用而保持其密封可靠性及完整性，甚至在極端事故情況下也要確保上述要求，不致於危害環境。

根據禁止材料的不同， 乏燃料運輸容器主要可分為：鉛容器、鋼容器、貧鈾容器及球墨鑄鐵容器。任何運輸容器的禁止都必須使最大預期的外部輻射劑量率降到規定的允許劑量水平之下。幾種運輸容器的主要特性如表所示。