核廢料處理行業(yè)之乏燃料儲運容器國產(chǎn)化發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

核廢料處理行業(yè)之乏燃料儲運容器國產(chǎn)化發(fā)展現(xiàn)狀及前景分析

從核反應堆卸載出乏燃料組件先存放在場內(nèi)乏燃料水池中，待冷卻完畢后，通過特制運輸容器運送到后處理廠中貯存、后處理。乏燃料需要由專業(yè)的公司負責儲存和運輸，國內(nèi)僅有中核清原環(huán)境技術(shù)工程公司被授權(quán)專業(yè)從事放射性物質(zhì)（含放射源、放射性廢物、乏燃料等）運輸、處置等業(yè)務。我國從2003年起首次開始乏燃料運輸，綜合采用海路、鐵路、公路運輸相結(jié)合的方式，整個運輸過程中需要嚴格控制核輻射量，這就要求運輸容器有足夠的安全性和屏蔽輻射能力。乏燃料儲運容器主要分為金屬容器和混凝土容器：1、金屬容器：金屬容器依靠厚壁金屬來屏蔽乏燃料的輻射，依靠惰性氣體對流自然循環(huán)冷卻，最初是用于乏燃料的運輸?，F(xiàn)在可以用于乏燃料貯存的金屬容器分三類，一類是容器專為貯存目的設(shè)計的；第二類，容器是運輸和貯存兼用的；第三類，容器是運輸、貯存和最終處置三用的。金屬容器貯存年限長達50-100年，且具有較好的安全性能.該容器是一種圓筒形夾層結(jié)構(gòu)。主要由內(nèi)、中、外殼，伽馬、中子屏蔽層，頂蓋、底板，吊耳軸、翻轉(zhuǎn)耳軸，頂法蘭(頂環(huán))、“O”型密封圈組成。其筒體材質(zhì)主要為低合金鋼，伽馬屏蔽材質(zhì)主要為鉛，中子屏蔽材質(zhì)主要為水。乏燃料運輸容器構(gòu)造：制造難度大，對材料性能要求高資料來源：公開資料美國核管會針對乏燃料運輸容器的設(shè)計和制造制定了相關(guān)的規(guī)范和標準，并且對乏燃料運輸過程中公眾的安全標準做出了相關(guān)規(guī)定。為保障乏燃料容器在嚴重的運輸事故中保存完好，美國聯(lián)邦法規(guī)10CFR71．73條規(guī)定乏燃料容器在研發(fā)過程中，必須要通過一系列模擬的事故測試:第一，9米跌落:將乏燃料運輸容器以產(chǎn)生最大預期傷害的位置自9米高處自由跌落于堅固的水平面，以測試乏燃料容器承受跌落事故的能力。第二，1米貫穿:將乏燃料運輸容器自1米高處自由跌落于垂直固定在堅固表面直徑約20cm、高約15cm的鋼筋上，以測試乏燃料運輸容器對預期的最嚴重的貫穿事故的承受力。第三，800℃下30分鐘火燒::將乏燃料運輸容器完全暴露于最低溫度為800℃的碳氫燃料產(chǎn)生的火焰中約30分鐘，以測試容器對高溫火災事故的承受力;第四，水浸:將乏燃料運輸容器完全置于至少0.9米深的水中，測試其在落水事故中的密封性能。從技術(shù)難度而言，干式乏燃料儲存容器難度極大，對于其鍛鑄件材料抗腐蝕、抗高壓、抗高溫能力有極高要求，國產(chǎn)化難度數(shù)倍于中子吸收材料，不亞于航空發(fā)動機葉片，且價格昂貴，進口價格高達1億元/個。目前國內(nèi)三代核電工程設(shè)計院正在進行國產(chǎn)化研發(fā)工作，但尚需時間，最現(xiàn)實的選擇仍是讓出部分市場空間，引進國外先進技術(shù)，目前臺海核原正在進行相關(guān)工作。2、混凝土容器：混凝土容器與金屬容器相比，成本大大降低、但安全性不如金屬容器。國際上混凝土容器貯存技術(shù)典型代表主要有NUHMOS和HI-STORM兩家公司。NUHMOS系統(tǒng)由鋼筋混凝土水平貯存模塊和不銹鋼干式屏蔽罐組成，運作時由轉(zhuǎn)運設(shè)備將干式屏蔽罐從核電站廠房運到水平貯存模塊貯存。轉(zhuǎn)運系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)運容器、容器吊具、液壓缸系統(tǒng)、牽引車、轉(zhuǎn)運拖車、容器支撐滑架和滑架定位系統(tǒng)等。混凝土容器成本較低，但安全性不如金屬容器資料來源：公開資料中國目前還沒有生產(chǎn)乏燃料運輸容器的能力，“十三五”規(guī)劃中已經(jīng)列入，這一領(lǐng)域是未來重點攻關(guān)方向，現(xiàn)在采用的為從美國采購的NAC-