六氟化鈾鐵路運輸要求及現狀分析

文/孫謙 王學新 王長武 王智鵬 徐瀟瀟 李國強

六氟化鈾作為核工業中重要的放射性物品，國家、行業等層面均針對鐵路運輸制定了管理規定和技術要求。其中，鐵路運輸行業依據《放射性物品安全運輸管理條例》制定了放射性危險貨物運輸的相關管理辦法，而六氟化鈾包裝和運輸的技術要求依據GB11806，相比之下核行業相關標準的內容缺乏更新。結合實際運輸活動中暴露的問題，建議開展高溫條件下的試驗和計算分析，優化六氟化鈾鐵路運輸活動環節，降低人員輻射劑量。

0.引言

在核工業鈾純化轉化環節，六氟化鈾是獲取濃縮鈾極為重要的中間產品，其作為一種具有揮發性的放射性物品，需要考慮六氟化鈾對人員的外照射和內照射影響。除此之外，六氟化鈾還具有較強的化學毒性，與水反應的產物能夠對人體皮膚和呼吸道等造成腐蝕和灼傷[1，2]。考慮到鐵路運輸具有運量大、安全性強、經濟性好等特點，國內六氟化鈾產品裝載于專用的運輸容器[3]，多采用鐵路運輸方式。六氟化鈾鐵路運輸活動須在我國核安全監管部門和鐵路運輸管理部門的批準和監管下開展。

1.國家法規及標準要求

《放射性物品安全運輸管理條例》[4]（中華人民共和國國務院令第562號）作為國家行政法規，對我國放射性物品運輸管理作出總體規定，根據《放射性物品分類和名錄》[5]的分類要求，應按照一類放射性物品安全運輸的要求管理六氟化鈾運輸容器的設計制造活動及運輸活動。在此前提下，《放射性物品安全運輸規程》[6]（GB11806-2019）、《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》[7]（GB18871-2002）等國家標準提出了更為具體的技術要求。

1.1 六氟化鈾運輸容器安全要求。根據GB11806中關于運輸容器驗證試驗的要求，裝載量大于0.1kg的六氟化鈾運輸容器在滿足放射性材料基本要求的基礎上，還需滿足針對六氟化鈾貨包的附加要求。另外，考慮到國內使用的六氟化鈾運輸容器235U裝載豐度限制均不低于0.72%，其還必須滿足關于易裂變材料貨包評定的要求。因此，六氟化鈾運輸容器在設計階段需經受正常運輸、運輸事故等條件下的驗證試驗，具體試驗項目如表1所示。在制造和使用階段，《放射性物品安全運輸管理條例》要求制造單位在新容器出廠前按照容器設計要求和國家標準要求對其進行質量檢驗，并編制質量檢驗報告。六氟化鈾容器投入使用后，使用單位應每兩年對容器進行一次安全性能評價，以確保容器性能滿足安全運輸要求，并將評價結果報國務院核安全監管部門備案。

表1 六氟化鈾運輸容器驗證試驗項目

1.2 運輸活動安全要求?！斗派湫晕锲钒踩\輸管理條例》規定，六氟化鈾運輸活動托運人應當持有生產、銷售、使用或處置六氟化鈾的有效證明，并且編制六氟化鈾鐵路運輸的核與輻射安全分析報告書，報國務院核安全監管部門審查批準。六氟化鈾運輸活動開始前，托運人應當使用與其相適應的六氟化鈾運輸容器進行包裝，并隨車配備必要的輻射監測設備、防護用品和防盜、防破壞設備，編制運輸說明書、核與輻射事故應急響應指南、裝卸作業方法、安全防護指南交予運輸承運人。同時，在運輸活動的起點、終點或換裝點，托運人應當委托有資質的輻射監測機構對六氟化鈾貨包表面污染和輻射水平進行監測，輻射監測機構應當出具輻射監測報告。對于直接從事六氟化鈾運輸的工作人員，應當進行運輸安全和應急響應知識的培訓，考核通過后參與相關工作?！峨婋x輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）規定了工作人員受照劑量限制，即隨車押運人員、裝卸人員、編組站鐵路工作人員等連續5年的年平均有效劑量限值為20mSv，任何一年中的有效劑量不超過50mSv。在實際運輸活動中，企業根據已有運輸活動經驗，會設定更為合理的劑量管理目標值，依據輻射防護最優化的原則盡可能降低工作人員的受照劑量。對于公眾，年有效劑量的限值為1mSv。

2.核行業的相關要求

我國核行業早在20世紀80年代就已針對六氟化鈾貯存、運輸容器編制了相關行業標準[8]，相關標準名稱如表2所示。其中，1994年發布的EJ/T 303～306、EJ/T 350及EJ/T 424僅對各種六氟化鈾容器的結構、材料、尺寸等主要技術參數進行了規定，不涉及運輸要求，因此不做進一步的分析?！读櫲萜魇褂靡蟆穂9]（EJ/T 307-2014）對國內六氟化鈾容器的管理和使用辦法進行了規定，要求六氟化鈾容器的貯存、運輸滿足GB 11806和EJ 1056-2005的相關要求，同時要求被運容器應牢固固定在運輸車上，運輸途中嚴禁溜放、碰撞，但并沒有提出具體技術要求?！垛櫦庸づc燃料制造設施輻射防護規定》[10]（EJ 1056-2005）第八章對鈾加工和燃料制造過程中含鈾物料的運輸進行了規定。在含鈾物料貨包的分類方面，該標準沒有對六氟化鈾貨包進行單獨分類和要求，但要求各種含鈾物料應采用專用的金屬容器盛裝，且盛裝六氟化鈾的容器應能可靠地密封。除此之外，該標準要求廠外運輸活動應使用專用的自備車，車輛編組時嚴禁溜放。因此，核行業的相關標準對于六氟化鈾產品運輸的要求不夠具體，技術要求主要依據GB11806，且大部分行業標準內容缺乏更新。

表2 六氟化鈾容器相關的核行業標準

3.鐵路運輸行業的相關要求

鐵路運輸行業針對危險品運輸制定了管理方面的文件，主要有《鐵路危險貨物運輸安全監督管理規定》、《鐵路危險貨物運輸管理規則》（TG/HY 105-2017），其中六氟化鈾鐵路運輸應按照第七類危險貨物的相關要求進行管理?！惰F路危險貨物運輸安全監督管理規定》[11]由交通運輸部制定，對鐵路危險貨物的運輸條件、運輸安全管理和監督檢查等作出規定，其中第十七條針對放射性物品鐵路運輸活動中托運人資質、運輸組織、輻射檢測等方面提出了具體要求，應當滿足《放射性物品運輸安全管理條例》、GB11806等法律、行政法規和標準的要求?！惰F路危險貨物運輸管理規則》[12]針對放射性物品鐵路運輸活動的管理作出了具體規定，相關內容與國家層面法規、標準的要求一致。該規則第一百一十三條對放射性貨包、運輸工具的輻射水平限值進行了規定，但在單車的運輸指數、臨界安全指數要求方面，該規則并未考慮GB 11806中獨家使用的情況。

4.運輸活動現狀與建議

4.1 高溫對六氟化鈾鐵路運輸安全的影響。六氟化鈾具有特殊的三相點性質，因此為保證容器內壓力變化處于安全范圍，GB11806提出了具體要求：“在交付運輸時，六氟化鈾呈固態且內部壓力不得超過大氣壓”。因此，密閉容器內體積一定時，運輸溫度變化會對容器內壓力產生較大影響，進而影響六氟化鈾的相態[13，14]。我國在開展六氟化鈾鐵路運輸時采用棚車裝載，而我國鐵路行業相關數據表明，封閉棚車運輸情況下車內溫度最高能夠達到70℃以上?？紤]到高溫會引起六氟化鈾容器內壓力增加，可能對運輸安全產生影響，因此不同類型的六氟化鈾貨包應在運輸活動前進行安全性論證。

4.2 六氟化鈾返空貨包輻射水平增加的影響。限于技術條件，六氟化鈾貨包抵達目的地卸載后，容器內往往會剩余一部分殘料無法排清。相關研究表明，與滿載狀態相比六氟化鈾貨包在卸空狀態下的輻射水平更高，可以增加數十倍。該問題主要由以下兩方面原因造成：1）六氟化鈾貨包卸空后，揮發性的六氟化鈾排出，而非揮發性的鈾衰變產物，如234Th在容器中“沉積”。容器中殘留的鈾衰變產物具有較高輻射水平，在六氟化鈾從容器中排出后，鈾衰變產物的濃度也被極大提高，有利于輻射水平的增強；2）在滿載狀態下，容器內六氟化鈾相互之間能夠產生一定的屏蔽作用，而在卸空后該作用被削弱。因此，在六氟化鈾運輸活動中需要特別關注貨包返空運輸中輻射水平增加的問題，充分評估運輸中對人員和相關公眾造成的輻射影響，確保滿足劑量約束限值。同時，六氟化鈾運輸活動托運人、承運人應當加強重視，根據輻射防護最優化的原則制定更為合適的輻射防護措施，盡可能降低人員輻射劑量。

4.3 建議

綜上分析，《放射性物品安全運輸管理條例》對六氟化鈾鐵路運輸活動提出了總體管理要求，鐵路運輸行業將其作為依據制定了鐵路運輸管理文件，而六氟化鈾鐵路運輸的技術要求依據《放射性物品安全運輸規程》（GB11806-2019）。針對六氟化鈾鐵路運輸中面臨的實際問題，給出以下建議：1）采用試驗研究和仿真計算的方法，探究高溫條件下六氟化鈾貨包的運輸安全，總結得出具有規律性和參考價值的數據；2）優化六氟化鈾鐵路運輸活動中的環節和操作，可以通過增加空容器的滯留時間來降低輻射水平，并且托運人、鐵路承運人應增加制定新的輻射防護措施；3）建議針對目前面臨的問題，修訂六氟化鈾容器相關的核行業標準，增加具有參考價值的安全評價數據，便于指導六氟化鈾運輸活動開展。