每年在全世界范围内,有大约2000万批含放射性物质的各种大小的运送物通过公共道路、地铁和船舶运送。
这些需要可靠安全的容器,海上运输通常利用特制的船舶。
自1971年以来,已经运输了超过20000批乏燃料和高放废物(超过80000吨)运输长度超过许多的百万公里。
在过去的几年里发生过事故,但没有一次是含有高放物质的容器破裂,或泄漏。
2000万批放射性物质每年在全世界范围内运输。放射性物质不是核燃料循环独有的,只有5%的运送物是与核燃料循环相关。放射性物质在医药、农业、研究、制造、无损检测和矿物勘探领域有广泛应用。
国际原子能机构(IAEA)自1961出版了国际放射性物质运输条例。这些条例已广泛应用到国家条例,也应用于模态条例,如国际海事组织(IMO)危险品编码。放射性物质运输的监管控制与物质的应用无关。
核燃料循环设施分布于世界的不同地方,各种物质需要进行运输。这些物质中的很多类似于其他工业活动的材料。然而,核工业燃料和乏料是放射性的,大部分公众担忧的正是这些核材料。
自从50年前核电站出现前,核材料已经开始运输。采用的运输步骤可以保证常规时和事故发生时的公众和环境安全。为了满足给定的发电量,核燃料的数量比其他燃料的数量要小得多。因此,与核燃料运输相关的传统风险与环境影响大大降低。
在美国每年运输的3亿批有害物质中,1%包含有放射性物质。这些物质中,大约25万批包含了美国核电站产生的放射性乏料,25到100批包含用过的燃料。这些中的大部分储存在可靠的125吨B型桶中,由铁路运输,每个桶内包含20吨用过的核燃料。
运输的材料
运输是核燃料循环的一个组成部分。在32个国家中有大约430个核反应堆在运行,但是铀矿开采只在少数地区是可行的。此外,核工业40多年来的运行中,一些专门的设施在世界不同地区得到了发展,提供核燃料循环服务。因此有必要在这些设施间运输核燃料循环的物质。事实上,在核燃料中应用的大部分物质在燃料循环中被数次运输。运输通常是国际性的,经常在大部分距离之间。大量的放射性物质通常由专门的运输公司运输。
本文件中的术语“运输”物质设施之间的运动,即通过设施外部的地区。核燃料物质的大多数运输发生在循环的不同阶段之间,但物质偶尔会在相同的设施间运输。当阶段直接相关时(如采矿和加工),不同阶段的设备通常在同一地点,无需再运输。
除了极少数例外,核燃料循环物质是固体形式的运输。下表显示了主要核物质的运输活动:
来源 | 目的地 | 材料 | 说明 |
---|---|---|---|
采矿 | 水冶 | 矿石 | 通常在同一地点 |
水冶 | 转化 | 浓缩的铀氧化物(黄饼) | 通常6米长的运输装置中的200升容器 |
转化 | 浓缩 | 六氟化铀(UF6) | 特制的UF6容器 |
浓缩 | 燃料制造 | 浓缩的UF6 | 特制的 UF6 容器 |
燃料制造 | 发电 | 新制燃料 | |
发电 | 乏燃料存储 | 乏燃料 | 在同一个处理点,大型B型容器 |
乏燃料存储 | 处置厂 | 乏燃料 | 大型B型容器 |
乏燃料存储 | 再处理 | 乏燃料 | |
再处理 | 转化 | 二氧化铀 | 再处理铀 |
再处理 | 燃料制造 | 二氧化钚 | |
再处理 | 处置厂 | 裂变产物 | 玻璃化(混合成玻璃) |
所有设施 | 存储/处置 | 废料 | 有时在同一地点 |
虽然一些废物处置设施位于反应堆设施的附近,利用一个处理站点管理几个反应堆的废物通常会降低对环境的影响。在这种情况下,从反应堆设施到废物处置场的运输是必要的。
放射性废物的分类
有几个命名系统正在使用,但以下的内容是普遍接受的:
豁免废物去除的监管控制是由于放射性危害可以忽略不计。
低放废物(LLW)-包含足够的放射性物质,要求采取保护公众的措施,但反射性没有高到需要处理或储存的屏蔽。
中级的废物(ILW)-需要屏蔽。如果有放射性超过4000 Bq / g的长期性(超过30年的半衰期)被称为“长寿”的α放射物质,需要更复杂的处理和处置。
高水平放射性废物(HLW)-放射性很强,需要屏蔽和冷却。生热量> 2 kW/m3,有高水平的长寿命的α放射性同位素。
封装
核材料运输安全的最主要保证就在于封装的设计,必须能承受可以预见的事故。托运人承担主要的责任。许多不同的核材料需要运输,这些材料的潜在危害程度有很大的差别。根据不同的核材料类型的特征和引起的潜在危害,IAEA提出了不同的封装标准,忽略运输方式。
普通工业容器用于低活性材料,例如从铀矿运输的氧化铀浓缩物-U3O8。大约36个标准200升桶放入一个标准6米运输容器。它们也用于国家低放废物。
A型封装设计足以承受轻微事故,用于中等活性材料如医疗或工业放射性同位素。
高放废物、乏料和MOX燃料的容器是可靠安全的,被称为B型封装。它们的范围从滚筒尺寸到卡车尺寸变动,可以屏蔽γ射线和中子射线,即使是在极端的事故工况下。设计是由国家权威机构认证。有超过150种的B型封装,较大的B型封装每个成本约160万美元。
单在法国,每年B类封装运输有750批。1500万批的“危险货物”,其中30万批是放射性物质。
利用飞机运输的少量高活性物质(包括钚)是“C类型”封装,在事故情况下在所有方面比B型封装提供更多的保护。在巡航高度从飞机中投下,这种封装还可以幸存。
一种B型运输封装的一个例子是Holtec的HI-STAR80容器(STAR=储存,运输和仓储),是一种多层钢圆筒,可以存储冷却时间为18个月的12个高燃耗PWR堆后料组件或32个高燃耗BWR堆后料组件(45 GWd /t以上)。HI-STAR60容器可运送12个PWR堆后料组件,和两个铝影响限制器。HI-STAR180容器是第一种授权运输高燃耗燃料的容器,可以存储32或37个PWR堆后料组件。HI-STAR 190容器拥有世界上最高的热负荷能力38千瓦,并将用于乌克兰国内压水堆燃料。HI-STAR 100是基于一个密封的多用容器,存储可以被转移到HI-STORM存储系统的燃料,交换另一种外包装。
在英国,47或53吨的矩形B型容器早已被用来运输MOX燃料和AGR燃料,是内部容器存储。
辐射防护
当放射性物质包括核材料运输时,确保运输此类材料的交通工具和一般公共交通路线的辐射量限制在一定的水平内是重要的。放射性材料的封装包括以适当的屏蔽以减少潜在的辐射。在某些材料的情况下,如新制的铀燃料组件,辐射水平是微不足道的,不需要屏蔽。其他材料,如乏燃料和高放废物,是高放射性的,使用专门设计的整体屏蔽容器。为限制高放射性材料处理的风险,通常用适合的乏燃料存储和运输两用容器。
与其他危险材料一起运输时,放射性材料的封装要按照国家和国际法规的标准标记。这些标记不仅表明材料是放射性的,也是对封装附近的辐射场的指示。
直接参与放射性材料运输的人员需要培训如何采取适当的预防措施和紧急情况下的反应。
环境保护
用于放射性材料运输封装的设计可以在运输中可能遭遇的各种情况下保证完整性,这样确保事故不会有任何重大的影响。封装的测试条件包括:火灾、冲击、潮湿、压力、冷热。放射性物质的封装在运输之前需要检查,必要时,要清洁除污。
虽然不是运输条例的要求,核工业选择使用专用的运输车辆或船只进行核材料运输。
运输条例
自1961以来,国际原子能机构(IAEA)为放射性物质的安全运输发表了咨询条例。这些条例已经被全世界作为当地国内和国际运输安全要求的一致基础。基于国际原子能机构规定的要求已经在大约60个国家采用,也被由国际民航组织(ICAO)、国际海事组织(IMO),和区域运输机构采用。