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荒凉的戈壁、神秘的车队、重重的警备、机密的工程,这项代号“818”、鲜为人知的工程,在网上只有寥寥65字的介绍,运输的却是牵扯上万人生命安全的高危险物质——乏燃料。
沪陕高速的收费站,一支奇怪的车队行驶而过。车队由警车开道,但并不像我们印象中那样疾驶如风,而是保持时速40公里不到的“龟速”,可与电动摩托媲美。后面跟随的两台大卡车,较之普通的油罐车身型更为恐怖,运载着直径2米以上,长度6米左右的巨大容器,整个车队的车与车之间保持着至少50米的车距。车上的司机虽然已经开了几千公里的路,但依然全神贯注,神情高度紧张——他们每天走不了两百公里,却一共要穿越3个气候带,跨过1700余座桥梁。
绝少有人知道,容器中就是令人谈之色变的核废料,只需10毫克,就能使人当场毙命。
废料很危险 处置需谨慎
这支车队是自广东省深圳市始发而出的,这里有全国著名的大亚湾核电站,人们在享受核能发电带来的便利之时,并不会更多地关心发电后的核废料是如何处理的。在核电站运行过程中,核燃料组件经过缓慢的反应堆裂变,其中的低浓缩铀能量释放殆尽,就会衰变成为核废料(又称乏燃料),随即被移出反应堆,暂存到核电站的硼水池内。
乏燃料虽是废料,但放射性仍十分强烈,不得随意埋弃。1993年,著名的俄罗斯托木斯克事故就是由于对反应堆乏燃料处理不当而引起的,虽然没有人员伤亡,但是处理设备和建筑物都遭到损坏,被《时代》杂志评为世界十大恐怖核事故第七位。
临近2003年,建于20世纪90年代的大亚湾核电站的硼水池中已无更多空间暂存乏燃料,为这些核废料另觅安身之所,就成了棘手的现实问题。
乏燃料运输是连接核电站与后处理厂的纽带,它在一定程度上控制着核电业上游(核电站)和下游(后处理厂或处置场)的连续运行。所以乏燃料的安全运输,也被认为是发展核电必须解决的关键问题之一。
更为重要的是,核废料当中仍有96%的物质可以被重新提取使用,在对其进行技术处理后,钚239会从中挑出——这是制造原子弹不可或缺的关键原料,很容易被恐怖分子所利用。伴随着大亚湾核电站的建立,中核集团就已着手研究如何外运乏燃料。至21世纪,乏燃料运输计划酝酿成熟,以公路运输为主要手段,形成了核运输“818”项目的雏形。
隐藏在地处新疆的低窝铺大漠之中的中核404总公司(以下简称404厂),是国内唯一建有乏燃料后处理厂的核工业基地。(注:这里并非乏燃料的永久性处置库,我国的高放射核废料处置库尚在选址阶段。)在基地中,更拥有一座中低放射性废物处置场(以下简称西北处置场),而类似的处置场目前内地仅有两座。
从大亚湾到低窝铺,这是史上乏燃料最长运输路线,全程约3720公里。一部分核废料在此会被提纯为钚239再获新生,而剩下的毒性分离物,则会被送往西北处置场掩埋——那里人迹罕至,地质稳定,专家号称在10万年内安全无虞。
核燃料运输方式的十年抉择
众所周知,公路运输是事故率最高的交通方式,为什么选择公路运输,而不是铁路、海路?
事实上,核燃料的运入与运出工具是不同的,与出粤的一路颠簸不同,每一枚进入大亚湾的崭新核燃料,都是乘坐专用的核燃料运输列车,从四川宜宾而来。这种核燃料的运输方式是经过国内专家十年来反复论证才确定下来的。
为保障核燃料安全,运输车厢内的温度被严格控制,不仅采用与客运列车相同的阻燃材料,更在车厢内专设隔热层与自然通风装置。运输车还配备二次缓冲装置,保证车辆在任何情况下都平稳运行。
核燃料运输车离川后一路南下,接驳到专用线路驶入大亚湾核电站厂区,将核燃料集装箱卸在划定的临时贮存点,再经平板运输卡车运至燃料厂房。经确认无误,这一枚历经长途跋涉的核燃料,将被放入水池中的指定位置,开始它短暂的裂变生涯。
提议建造核燃料运输火车是2∞2年的事情,此举被认为将打破核燃料依靠公路运输的局面,不过这并没有改变大亚湾使用卡车外运乏燃料的决心——这个时间当口距离首次起运不足1年,在经历十余年的论证之后,核监管部门在铁路运输、海铁联运、公路运输等多种方案中,最终于2003年敲定了公路运输。
据铁道部科学研究院运经所高向东透露,在20世纪90年代初期,中核集团组织大亚湾核电站乏燃料运输可行性研究时,曾倾向于“海铁联运”,即“乏燃料货包由核电站船运至某一确定的中转潜,直接卸到铁路车辆上,再由铁路运至后处理厂,空容器按原路线返回。”
与此同时,也初步确定了铁路运输环节,即“固定一条运输通道,采用专用车辆,组织专列运输”。
但实际考察中,学者设想的若干条铁路通道,都不尽理想。中转潜(岚山潜)与404厂之间的必经之略一陇海线,不仅是运力紧张的东西干线,而且其中部分路段安全状况较差,行车重大、大事故概率可达1.17×10-3件/公里/年。而在其他可选通道中,又存在夏季汛期水害的威胁。
另一方面,乏燃料的启运还需综合考虑其他诸多因素,如乏燃料水池贮存能力、运输经济批量、机组大修时间等,时间表相对不固定。在如此难以控制的局面下,要将集核材料、强放射性物质、危险货物、大件超限货物为一体的乏燃料,通过铁路安全运输上千公里,并非易事。
相比之下,可控的核燃料公路运输,就不失为一种可靠的现实选择。
2002年,大亚湾硼水池将满前夕,乏燃料运输工程的神秘面纱终于被揭开。中国远洋集团物流有限公司(以下简称中远物流)发出《大亚湾核电站核乏燃料物流中标通知书》,确定我国乏燃料运输项目正式启动,这是新中国建立以来的首次核反应堆乏燃料运输任务,交通部、公安部将其确定为“机密级国家重要安全物资运输”。
重重保卫押运核废料至边疆
大亚湾核电站的乏燃料水池桥吊下,130吨吊车沉稳地将乏燃料从水池中吊起,装入空重104吨的乏燃料容器中。
这个外壳由锆合金制造的庞然大物,内部装设有中子屏蔽材料,与硼水池的效用类似,屏蔽材料通过抑制乏燃料的反应来控制其放射性。
在容器内壁,还有一层铅屏蔽防护装置,确保辐射射线穿透力减弱。即便如此,容器外壁仍是具有辐射剂量的,标准限值为2Msv/h——也就是外壁能允许的最大辐射剂量是每小时受照2Msv。
三名操作员向容器内充水、排水,以确保腔体处于真空干燥状态,随后氦气被灌入容器中,通过氦气检漏仪检测容器表面有无微小破损——氦气是惰性气体,吹入之后并不会影响乏燃料的状态稳定。
增重为121吨的乏燃料运输容器被运上卡车离开大亚湾,等待它的将是一趟为期21天的迁徙之旅,它的目的地是近4000公 里以外的404厂。
中远物流按照项目启动日期,指定其代号为“818”项目。这21天的“惊心之旅”,在2003年至2007年的第一个五年运输计划中,重复上演了18次,共运输乏燃料3S罐次,无一闪失。
“818”项目车队由两台奔驰平板运输卡车运载乏燃料容器,404厂公安负责押运,中核清原公司对“818”项目车队进行运行管理,包括辐射防护小队与后勤保障小队。
车队途径省区的相关安全管理部门要启动应急响应,进入应急待命状态,沿途警车开道,在预设好的站点严丝合缝的交接防务。据“818”项目部向集团申报的一份汇报材料透露,车队单趟运输,仅动用进行交通管制与护送的沿途警力就达千余。
太空之中更有一双眼睛紧盯着车队。车队运行实现了GPS定位与卫星通讯,中核清原公司可以通过卫星信号对运输实况进行24小时监控,中核集团应急指挥部都能依据中核清原公司应急指挥部的信号,与车队保持对接。
这支缓步慎行的车队,即使是在地处平原地区的高速公路,车速也被严格限定不能超过45公里/小时,车距50米;而在丘陵地带的普通公路上行驶,最高车速不得超过30公里,小时,平均技术车速更是低至12公里,小时。并且每运行2小时或5。公里就要停车检查车辆一次,每天一次全面检查,每10天进行一次一级维护。
苛刻速度指标的精密理由
一旦撞车,容器起火,乏燃料会不会泄露出来?答案是令人宽慰的。根据中核清原公司的测算,即使乏燃料运输车队稍稍超过规定的最高限速,在小鱼48公里/小时下发生碰撞事故,起火半小时至2小时,温度达到300至600度时,容器也不会发生放射性物质泄漏。
唯一值得担忧的是高温会造成容器内的屏蔽减弱,容器外部辐射剂量会增加。
屏蔽减弱的情况一旦出现,将被随行的辐射防护人员检测出来,当场判定为辐射事故。按照预案的事故分级标准,达到辐射事故等级后,道路两侧20米范围内将迅速隔离,道路立即封闭。
尽管在线路设计中,已经考虑到尽量避免穿越闹市人群聚集的地方,但在某些时刻依然要经过城市道路。在20米封锁线之外,好奇的人群有可能会聚集围观,闻讯赶到的警力,会将围观群众挡在运输现场至少50米外。
根据测算,距离事发现场50米远的公众,如果被辐射2小时,剂量也只有0.8mSV——这相当于坐几次飞机的辐射剂量。
应急响应人员将是距离辐射最近的人,如果他们在距容器1米处受照1小时,其个人辐射剂量理论值为53mSv/h,这也低于《辐射防护规定》规定的限值。
这样的事故发生概率为4.54×10-7次/1次运输,即单次运输概率不到500万分之一,和人遭到陨石袭击的概率相若。
小事故不影响未来迁徒之路
但人被陨石砸中的事件毕竟还是有,乏燃料运输中的“事故”也同样发生了。
2008年,因大亚湾乏燃料运输违规操作,中核清原公司被核安全局点名通报批评。通报列举了车队的两条违规行为,一是采用了规定外的车型,车辆栓系系统缺乏必要的论证分析;二是在途经部分省份时,选择了规定外的高速路线。
事后有专家解释称,乏燃料运输通常会准备两条路线,其中一条为备用路线,此次车队遭批,极有可能是走备用路线后,未按相关程序及时办理说明文件所致,因乏燃料运输的特殊性,车队放胆自行裁定新路线的可能性微乎其微,在技术上也不可行。
这次通报批评使乏燃料运输这件事被广大媒体所关注。老百姓首次了解到了乏燃料运输路线中的微小细节,比如获知乏燃料运输车也走高速公路,而且走的是连霍高速或是沪陕高速,人们开始意识到,核废料与自己的生活并非毫无干系。
中核清原公司乏燃料车队项目成员姜扶英曾撰文分析指出,到201S年我国核电装机容量将达到4800万千瓦,核燃料组件每年需要1532吨,因此从2013年开始,乏燃料的运输量将按平均1244吨/年的速度增加,到2018年总的运输量将达到1532吨。
按目前大亚湾乏燃料运输容器进行计算,每年将增加7个容器的运输量,到2018年则需要装运81个容器,“也就是说一年内需组织40支与大亚湾规模相同的运输队伍来进行运输。”
这还是多年以前的乐观估计。事实上,由于我国核电装机容量的大提速,这个数字正在被刷新。根据目前我国核电装机容量测算,至2018年,乏燃料运输军团将超过80支,乏燃料运输将成为一个长期的、大批量的运输任务,未来的迁徙将愈加频密。
沪陕高速的收费站,一支奇怪的车队行驶而过。车队由警车开道,但并不像我们印象中那样疾驶如风,而是保持时速40公里不到的“龟速”,可与电动摩托媲美。后面跟随的两台大卡车,较之普通的油罐车身型更为恐怖,运载着直径2米以上,长度6米左右的巨大容器,整个车队的车与车之间保持着至少50米的车距。车上的司机虽然已经开了几千公里的路,但依然全神贯注,神情高度紧张——他们每天走不了两百公里,却一共要穿越3个气候带,跨过1700余座桥梁。
绝少有人知道,容器中就是令人谈之色变的核废料,只需10毫克,就能使人当场毙命。
废料很危险 处置需谨慎
这支车队是自广东省深圳市始发而出的,这里有全国著名的大亚湾核电站,人们在享受核能发电带来的便利之时,并不会更多地关心发电后的核废料是如何处理的。在核电站运行过程中,核燃料组件经过缓慢的反应堆裂变,其中的低浓缩铀能量释放殆尽,就会衰变成为核废料(又称乏燃料),随即被移出反应堆,暂存到核电站的硼水池内。
乏燃料虽是废料,但放射性仍十分强烈,不得随意埋弃。1993年,著名的俄罗斯托木斯克事故就是由于对反应堆乏燃料处理不当而引起的,虽然没有人员伤亡,但是处理设备和建筑物都遭到损坏,被《时代》杂志评为世界十大恐怖核事故第七位。
临近2003年,建于20世纪90年代的大亚湾核电站的硼水池中已无更多空间暂存乏燃料,为这些核废料另觅安身之所,就成了棘手的现实问题。
乏燃料运输是连接核电站与后处理厂的纽带,它在一定程度上控制着核电业上游(核电站)和下游(后处理厂或处置场)的连续运行。所以乏燃料的安全运输,也被认为是发展核电必须解决的关键问题之一。
更为重要的是,核废料当中仍有96%的物质可以被重新提取使用,在对其进行技术处理后,钚239会从中挑出——这是制造原子弹不可或缺的关键原料,很容易被恐怖分子所利用。伴随着大亚湾核电站的建立,中核集团就已着手研究如何外运乏燃料。至21世纪,乏燃料运输计划酝酿成熟,以公路运输为主要手段,形成了核运输“818”项目的雏形。
隐藏在地处新疆的低窝铺大漠之中的中核404总公司(以下简称404厂),是国内唯一建有乏燃料后处理厂的核工业基地。(注:这里并非乏燃料的永久性处置库,我国的高放射核废料处置库尚在选址阶段。)在基地中,更拥有一座中低放射性废物处置场(以下简称西北处置场),而类似的处置场目前内地仅有两座。
从大亚湾到低窝铺,这是史上乏燃料最长运输路线,全程约3720公里。一部分核废料在此会被提纯为钚239再获新生,而剩下的毒性分离物,则会被送往西北处置场掩埋——那里人迹罕至,地质稳定,专家号称在10万年内安全无虞。
核燃料运输方式的十年抉择
众所周知,公路运输是事故率最高的交通方式,为什么选择公路运输,而不是铁路、海路?
事实上,核燃料的运入与运出工具是不同的,与出粤的一路颠簸不同,每一枚进入大亚湾的崭新核燃料,都是乘坐专用的核燃料运输列车,从四川宜宾而来。这种核燃料的运输方式是经过国内专家十年来反复论证才确定下来的。
为保障核燃料安全,运输车厢内的温度被严格控制,不仅采用与客运列车相同的阻燃材料,更在车厢内专设隔热层与自然通风装置。运输车还配备二次缓冲装置,保证车辆在任何情况下都平稳运行。
核燃料运输车离川后一路南下,接驳到专用线路驶入大亚湾核电站厂区,将核燃料集装箱卸在划定的临时贮存点,再经平板运输卡车运至燃料厂房。经确认无误,这一枚历经长途跋涉的核燃料,将被放入水池中的指定位置,开始它短暂的裂变生涯。
提议建造核燃料运输火车是2∞2年的事情,此举被认为将打破核燃料依靠公路运输的局面,不过这并没有改变大亚湾使用卡车外运乏燃料的决心——这个时间当口距离首次起运不足1年,在经历十余年的论证之后,核监管部门在铁路运输、海铁联运、公路运输等多种方案中,最终于2003年敲定了公路运输。
据铁道部科学研究院运经所高向东透露,在20世纪90年代初期,中核集团组织大亚湾核电站乏燃料运输可行性研究时,曾倾向于“海铁联运”,即“乏燃料货包由核电站船运至某一确定的中转潜,直接卸到铁路车辆上,再由铁路运至后处理厂,空容器按原路线返回。”
与此同时,也初步确定了铁路运输环节,即“固定一条运输通道,采用专用车辆,组织专列运输”。
但实际考察中,学者设想的若干条铁路通道,都不尽理想。中转潜(岚山潜)与404厂之间的必经之略一陇海线,不仅是运力紧张的东西干线,而且其中部分路段安全状况较差,行车重大、大事故概率可达1.17×10-3件/公里/年。而在其他可选通道中,又存在夏季汛期水害的威胁。
另一方面,乏燃料的启运还需综合考虑其他诸多因素,如乏燃料水池贮存能力、运输经济批量、机组大修时间等,时间表相对不固定。在如此难以控制的局面下,要将集核材料、强放射性物质、危险货物、大件超限货物为一体的乏燃料,通过铁路安全运输上千公里,并非易事。
相比之下,可控的核燃料公路运输,就不失为一种可靠的现实选择。
2002年,大亚湾硼水池将满前夕,乏燃料运输工程的神秘面纱终于被揭开。中国远洋集团物流有限公司(以下简称中远物流)发出《大亚湾核电站核乏燃料物流中标通知书》,确定我国乏燃料运输项目正式启动,这是新中国建立以来的首次核反应堆乏燃料运输任务,交通部、公安部将其确定为“机密级国家重要安全物资运输”。
重重保卫押运核废料至边疆
大亚湾核电站的乏燃料水池桥吊下,130吨吊车沉稳地将乏燃料从水池中吊起,装入空重104吨的乏燃料容器中。
这个外壳由锆合金制造的庞然大物,内部装设有中子屏蔽材料,与硼水池的效用类似,屏蔽材料通过抑制乏燃料的反应来控制其放射性。
在容器内壁,还有一层铅屏蔽防护装置,确保辐射射线穿透力减弱。即便如此,容器外壁仍是具有辐射剂量的,标准限值为2Msv/h——也就是外壁能允许的最大辐射剂量是每小时受照2Msv。
三名操作员向容器内充水、排水,以确保腔体处于真空干燥状态,随后氦气被灌入容器中,通过氦气检漏仪检测容器表面有无微小破损——氦气是惰性气体,吹入之后并不会影响乏燃料的状态稳定。
增重为121吨的乏燃料运输容器被运上卡车离开大亚湾,等待它的将是一趟为期21天的迁徙之旅,它的目的地是近4000公 里以外的404厂。
中远物流按照项目启动日期,指定其代号为“818”项目。这21天的“惊心之旅”,在2003年至2007年的第一个五年运输计划中,重复上演了18次,共运输乏燃料3S罐次,无一闪失。
“818”项目车队由两台奔驰平板运输卡车运载乏燃料容器,404厂公安负责押运,中核清原公司对“818”项目车队进行运行管理,包括辐射防护小队与后勤保障小队。
车队途径省区的相关安全管理部门要启动应急响应,进入应急待命状态,沿途警车开道,在预设好的站点严丝合缝的交接防务。据“818”项目部向集团申报的一份汇报材料透露,车队单趟运输,仅动用进行交通管制与护送的沿途警力就达千余。
太空之中更有一双眼睛紧盯着车队。车队运行实现了GPS定位与卫星通讯,中核清原公司可以通过卫星信号对运输实况进行24小时监控,中核集团应急指挥部都能依据中核清原公司应急指挥部的信号,与车队保持对接。
这支缓步慎行的车队,即使是在地处平原地区的高速公路,车速也被严格限定不能超过45公里/小时,车距50米;而在丘陵地带的普通公路上行驶,最高车速不得超过30公里,小时,平均技术车速更是低至12公里,小时。并且每运行2小时或5。公里就要停车检查车辆一次,每天一次全面检查,每10天进行一次一级维护。
苛刻速度指标的精密理由
一旦撞车,容器起火,乏燃料会不会泄露出来?答案是令人宽慰的。根据中核清原公司的测算,即使乏燃料运输车队稍稍超过规定的最高限速,在小鱼48公里/小时下发生碰撞事故,起火半小时至2小时,温度达到300至600度时,容器也不会发生放射性物质泄漏。
唯一值得担忧的是高温会造成容器内的屏蔽减弱,容器外部辐射剂量会增加。
屏蔽减弱的情况一旦出现,将被随行的辐射防护人员检测出来,当场判定为辐射事故。按照预案的事故分级标准,达到辐射事故等级后,道路两侧20米范围内将迅速隔离,道路立即封闭。
尽管在线路设计中,已经考虑到尽量避免穿越闹市人群聚集的地方,但在某些时刻依然要经过城市道路。在20米封锁线之外,好奇的人群有可能会聚集围观,闻讯赶到的警力,会将围观群众挡在运输现场至少50米外。
根据测算,距离事发现场50米远的公众,如果被辐射2小时,剂量也只有0.8mSV——这相当于坐几次飞机的辐射剂量。
应急响应人员将是距离辐射最近的人,如果他们在距容器1米处受照1小时,其个人辐射剂量理论值为53mSv/h,这也低于《辐射防护规定》规定的限值。
这样的事故发生概率为4.54×10-7次/1次运输,即单次运输概率不到500万分之一,和人遭到陨石袭击的概率相若。
小事故不影响未来迁徒之路
但人被陨石砸中的事件毕竟还是有,乏燃料运输中的“事故”也同样发生了。
2008年,因大亚湾乏燃料运输违规操作,中核清原公司被核安全局点名通报批评。通报列举了车队的两条违规行为,一是采用了规定外的车型,车辆栓系系统缺乏必要的论证分析;二是在途经部分省份时,选择了规定外的高速路线。
事后有专家解释称,乏燃料运输通常会准备两条路线,其中一条为备用路线,此次车队遭批,极有可能是走备用路线后,未按相关程序及时办理说明文件所致,因乏燃料运输的特殊性,车队放胆自行裁定新路线的可能性微乎其微,在技术上也不可行。
这次通报批评使乏燃料运输这件事被广大媒体所关注。老百姓首次了解到了乏燃料运输路线中的微小细节,比如获知乏燃料运输车也走高速公路,而且走的是连霍高速或是沪陕高速,人们开始意识到,核废料与自己的生活并非毫无干系。
中核清原公司乏燃料车队项目成员姜扶英曾撰文分析指出,到201S年我国核电装机容量将达到4800万千瓦,核燃料组件每年需要1532吨,因此从2013年开始,乏燃料的运输量将按平均1244吨/年的速度增加,到2018年总的运输量将达到1532吨。
按目前大亚湾乏燃料运输容器进行计算,每年将增加7个容器的运输量,到2018年则需要装运81个容器,“也就是说一年内需组织40支与大亚湾规模相同的运输队伍来进行运输。”
这还是多年以前的乐观估计。事实上,由于我国核电装机容量的大提速,这个数字正在被刷新。根据目前我国核电装机容量测算,至2018年,乏燃料运输军团将超过80支,乏燃料运输将成为一个长期的、大批量的运输任务,未来的迁徙将愈加频密。