六氟化铀铁路运输要求及现状分析

文/孙谦 王学新 王长武 王智鹏 徐潇潇 李国强

六氟化铀作为核工业中重要的放射性物品，国家、行业等层面均针对铁路运输制定了管理规定和技术要求。其中，铁路运输行业依据《放射性物品安全运输管理条例》制定了放射性危险货物运输的相关管理办法，而六氟化铀包装和运输的技术要求依据GB11806，相比之下核行业相关标准的内容缺乏更新。结合实际运输活动中暴露的问题，建议开展高温条件下的试验和计算分析，优化六氟化铀铁路运输活动环节，降低人员辐射剂量。

在核工业铀纯化转化环节，六氟化铀是获取浓缩铀极为重要的中间产品，其作为一种具有挥发性的放射性物品，需要考虑六氟化铀对人员的外照射和内照射影响。除此之外，六氟化铀还具有较强的化学毒性，与水反应的产物能够对人体皮肤和呼吸道等造成腐蚀和灼伤[1，2]。考虑到铁路运输具有运量大、安全性强、经济性好等特点，国内六氟化铀产品装载于专用的运输容器[3]，多采用铁路运输方式。六氟化铀铁路运输活动须在我国核安全监管部门和铁路运输管理部门的批准和监管下开展。

《放射性物品安全运输管理条例》[4]（中华人民共和国国务院令第562号）作为国家行政法规，对我国放射性物品运输管理作出总体规定，根据《放射性物品分类和名录》[5]的分类要求，应按照一类放射性物品安全运输的要求管理六氟化铀运输容器的设计制造活动及运输活动。在此前提下，《放射性物品安全运输规程》[6]（GB11806-2019）、《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[7]（GB18871-2002）等国家标准提出了更为具体的技术要求。

1.1 六氟化铀运输容器安全要求。根据GB11806中关于运输容器验证试验的要求，装载量大于0.1kg的六氟化铀运输容器在满足放射性材料基本要求的基础上，还需满足针对六氟化铀货包的附加要求。另外，考虑到国内使用的六氟化铀运输容器235U装载丰度限制均不低于0.72%，其还必须满足关于易裂变材料货包评定的要求。因此，六氟化铀运输容器在设计阶段需经受正常运输、运输事故等条件下的验证试验，具体试验项目如表1所示。在制造和使用阶段，《放射性物品安全运输管理条例》要求制造单位在新容器出厂前按照容器设计要求和国家标准要求对其进行质量检验，并编制质量检验报告。六氟化铀容器投入使用后，使用单位应每两年对容器进行一次安全性能评价，以确保容器性能满足安全运输要求，并将评价结果报国务院核安全监管部门备案。

表1 六氟化铀运输容器验证试验项目

1.2 运输活动安全要求。《放射性物品安全运输管理条例》规定，六氟化铀运输活动托运人应当持有生产、销售、使用或处置六氟化铀的有效证明，并且编制六氟化铀铁路运输的核与辐射安全分析报告书，报国务院核安全监管部门审查批准。六氟化铀运输活动开始前，托运人应当使用与其相适应的六氟化铀运输容器进行包装，并随车配备必要的辐射监测设备、防护用品和防盗、防破坏设备，编制运输说明书、核与辐射事故应急响应指南、装卸作业方法、安全防护指南交予运输承运人。同时，在运输活动的起点、终点或换装点，托运人应当委托有资质的辐射监测机构对六氟化铀货包表面污染和辐射水平进行监测，辐射监测机构应当出具辐射监测报告。对于直接从事六氟化铀运输的工作人员，应当进行运输安全和应急响应知识的培训，考核通过后参与相关工作。《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）规定了工作人员受照剂量限制，即随车押运人员、装卸人员、编组站铁路工作人员等连续5年的年平均有效剂量限值为20mSv，任何一年中的有效剂量不超过50mSv。在实际运输活动中，企业根据已有运输活动经验，会设定更为合理的剂量管理目标值，依据辐射防护最优化的原则尽可能降低工作人员的受照剂量。对于公众，年有效剂量的限值为1mSv。

我国核行业早在20世纪80年代就已针对六氟化铀贮存、运输容器编制了相关行业标准[8]，相关标准名称如表2所示。其中，1994年发布的EJ/T 303～306、EJ/T 350及EJ/T 424仅对各种六氟化铀容器的结构、材料、尺寸等主要技术参数进行了规定，不涉及运输要求，因此不做进一步的分析。《六氟化铀容器使用要求》[9]（EJ/T 307-2014）对国内六氟化铀容器的管理和使用办法进行了规定，要求六氟化铀容器的贮存、运输满足GB 11806和EJ 1056-2005的相关要求，同时要求被运容器应牢固固定在运输车上，运输途中严禁溜放、碰撞，但并没有提出具体技术要求。《铀加工与燃料制造设施辐射防护规定》[10]（EJ 1056-2005）第八章对铀加工和燃料制造过程中含铀物料的运输进行了规定。在含铀物料货包的分类方面，该标准没有对六氟化铀货包进行单独分类和要求，但要求各种含铀物料应采用专用的金属容器盛装，且盛装六氟化铀的容器应能可靠地密封。除此之外，该标准要求厂外运输活动应使用专用的自备车，车辆编组时严禁溜放。因此，核行业的相关标准对于六氟化铀产品运输的要求不够具体，技术要求主要依据GB11806，且大部分行业标准内容缺乏更新。

表2 六氟化铀容器相关的核行业标准

铁路运输行业针对危险品运输制定了管理方面的文件，主要有《铁路危险货物运输安全监督管理规定》、《铁路危险货物运输管理规则》（TG/HY 105-2017），其中六氟化铀铁路运输应按照第七类危险货物的相关要求进行管理。《铁路危险货物运输安全监督管理规定》[11]由交通运输部制定，对铁路危险货物的运输条件、运输安全管理和监督检查等作出规定，其中第十七条针对放射性物品铁路运输活动中托运人资质、运输组织、辐射检测等方面提出了具体要求，应当满足《放射性物品运输安全管理条例》、GB11806等法律、行政法规和标准的要求。《铁路危险货物运输管理规则》[12]针对放射性物品铁路运输活动的管理作出了具体规定，相关内容与国家层面法规、标准的要求一致。该规则第一百一十三条对放射性货包、运输工具的辐射水平限值进行了规定，但在单车的运输指数、临界安全指数要求方面，该规则并未考虑GB 11806中独家使用的情况。

4.1 高温对六氟化铀铁路运输安全的影响。六氟化铀具有特殊的三相点性质，因此为保证容器内压力变化处于安全范围，GB11806提出了具体要求：“在交付运输时，六氟化铀呈固态且内部压力不得超过大气压”。因此，密闭容器内体积一定时，运输温度变化会对容器内压力产生较大影响，进而影响六氟化铀的相态[13，14]。我国在开展六氟化铀铁路运输时采用棚车装载，而我国铁路行业相关数据表明，封闭棚车运输情况下车内温度最高能够达到70℃以上。考虑到高温会引起六氟化铀容器内压力增加，可能对运输安全产生影响，因此不同类型的六氟化铀货包应在运输活动前进行安全性论证。

4.2 六氟化铀返空货包辐射水平增加的影响。限于技术条件，六氟化铀货包抵达目的地卸载后，容器内往往会剩余一部分残料无法排清。相关研究表明，与满载状态相比六氟化铀货包在卸空状态下的辐射水平更高，可以增加数十倍。该问题主要由以下两方面原因造成：1）六氟化铀货包卸空后，挥发性的六氟化铀排出，而非挥发性的铀衰变产物，如234Th在容器中“沉积”。容器中残留的铀衰变产物具有较高辐射水平，在六氟化铀从容器中排出后，铀衰变产物的浓度也被极大提高，有利于辐射水平的增强；
2）在满载状态下，容器内六氟化铀相互之间能够产生一定的屏蔽作用，而在卸空后该作用被削弱。因此，在六氟化铀运输活动中需要特别关注货包返空运输中辐射水平增加的问题，充分评估运输中对人员和相关公众造成的辐射影响，确保满足剂量约束限值。同时，六氟化铀运输活动托运人、承运人应当加强重视，根据辐射防护最优化的原则制定更为合适的辐射防护措施，尽可能降低人员辐射剂量。

4.3 建议

综上分析，《放射性物品安全运输管理条例》对六氟化铀铁路运输活动提出了总体管理要求，铁路运输行业将其作为依据制定了铁路运输管理文件，而六氟化铀铁路运输的技术要求依据《放射性物品安全运输规程》（GB11806-2019）。针对六氟化铀铁路运输中面临的实际问题，给出以下建议：1）采用试验研究和仿真计算的方法，探究高温条件下六氟化铀货包的运输安全，总结得出具有规律性和参考价值的数据；
2）优化六氟化铀铁路运输活动中的环节和操作，可以通过增加空容器的滞留时间来降低辐射水平，并且托运人、铁路承运人应增加制定新的辐射防护措施；
3）建议针对目前面临的问题，修订六氟化铀容器相关的核行业标准，增加具有参考价值的安全评价数据，便于指导六氟化铀运输活动开展。

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