放射性材料運輸容器：絕不變形的金剛！

放射性的材料的國際運輸，一直都是一個令人頭痛的問題。由於放射性材料的敏感性，若用陸路運輸，則容易受到恐怖分子的攻擊，若用海路運輸，時效性又是一個大問題。綜合來說，空運確實是一個誘人的選項。但是一想到頭頂上有一大坨放射性物質飄過，它要是不小心掉下來……

出於安全考慮，而美國核管會很早就制定了禁止放射性材料空運的法案。並規定，除非能研製一種空運容器，保證即使飛機墜毀，裡面的核材料依然安全，才允許進行放射性材料空運作業。

美國核管會制定了上述法案中所指的空運容器的測試標準。工程師是說做就做的一群人，有了標準就好辦，那研製出符合標準的容器，那豈不就可以實現放射性材料的空運。

空運容器的測試標準

放射性材料空運容器的標準十分苛刻，美國核能管理委員會發布的《鈈材料空運容器質量標準》的第一版，列出了一系列嚴苛的測試試驗，一個空運容器，必須通過以下煉獄般的測試，才滿足空運要求。

撞擊試驗：容器以火箭驅動，或依靠重力自由落體，以不小於129m/s的速度撞擊一個極其堅硬的，不易變形的目標物體，以測試容器在該情況下能產生的最大損傷程度。這相當於要求一輛小汽車以426公里每小時的速度撞向一座大山，而要求保證小汽車中的乘客安然無恙。

耐溫試驗：該試驗要求將容器放在點燃的軍用航空燃油池的火焰中燒烤不小於60分鐘。同時用平均焰長為1-3米的火焰從水平方向對容器進行全方位烘烤（燃油火焰的溫度為攝氏760-1315度）。什麼是煉獄，我想這就是煉獄吧。接著，要讓其快速降溫。這等於將剛從火山口中拎出來的容器一把丟進冰窟窿，若容器質量不佳，很容易因為急速的冷熱變化而開裂。而這個測試卻要求，經歷冰火兩重天，此罐子依然要保持完好。

浸水試驗：將罐子浸入不低於1米深的水中至少8小時。這是個小測試，主要是為了測試容器的密封性。這是個放鬆試驗，不多說。

穿刺試驗：模擬穿刺工具為一個重250kg的低碳鋼針，鋼針的錐形頭長為30厘米，底部直徑為20厘米，錐頭直徑為205厘米。試驗倒是簡單，對於重量較輕的容器，則將穿刺工具垂直從高空落下，刺向容器，以測試容器在該情況下能產生的最大損傷程度。對於重量超過250kg的容器，則將上述穿刺工具固定在一個平面上，讓容器從高空自由落下撞擊穿刺工具。

砍削試驗：砍削工具為一個長度不小於6英尺，腿長不小於5英寸，厚度不小於0.5英寸的鋼結構角型材，試驗時，砍削工具從不小於150英尺的高度落下，擊中容器的中心位置附近。一次試驗後，將容器旋轉90度，再重複一次上述試驗，要求容器在試驗完成後保證其完整性。這等於用鐵塊砸腦袋，容器估計已經欲哭無淚，但是更殘酷的試驗還在後頭。

靜態承壓測試：給容器施加32t的壓力，以測試存貯罐的最大損毀度。施壓工具為：不鏽鋼平板和垂直於平面的實心鋼棒。該試驗要求容器能夠保證其完整性。容器表示自己絕不做壓縮餅乾。

空運容器的研製過程

美國桑迪亞國家實驗室

標準雖然苛刻，卻擋不住工程師們的雄心，很快，美國桑迪亞國家實驗室研發的PAT-1型鈈材料空運容器，滿足了上述標準。這個容器是集屏蔽放射性射線，吸收衰變熱，保證放射性材料的安全性等功能於一體的超大型罐子。

這個容器的運輸容量也是驚人了，最大能運輸不超過2KG二氧化鈈（這麼小的容量，確定不是來搞笑的）。但是當時，由於核材料遠距離運輸的需求並不迫切，且這種容器的運量實在小得可憐，這個最早的空運容器主要作用是打醬油。

隨著世界核電的不斷發展，鈾鈈混合燃料和一些軍用核材料的運輸增多，核材料的空運的需求變得迫切。禍不單行的是，1993年，國際原子能機構對放射性材料航空運輸容器更加嚴格的要求。尤其是它對以前各國（主要是俄羅斯和美國）研發的空運容器的單個容器的運輸總量進行了規定，將容器放射性核素總量限制在很低的範圍，這等於直接宣判了現有的空運容器死刑。同時，國際原子能機構在上述標準試驗有效性的基礎上，又增加了一系列更加嚴酷的延伸測試。

面對全新的挑戰，國與國之間的技術競爭已經成了次要矛盾，空前嚴苛的技術指標和使用空運容器的緊迫之間的需求變成了主要矛盾，這促使兩個核技術大國，美國和俄羅斯團結起來，共同研究新一代性能更可靠，單個裝運量更大的空運容器。

2009年，俄美聯合研發的B型容器取得了運輸許可證，並開始了他的第一次實際使用。在遵照新的監管規定的前提下，B型容器第一次將羅馬尼亞某個試驗堆的乏燃料成功空運到了俄羅斯。此後，B型容器又成功空運了6次乏燃料。

B型空運容器有個缺點，單個容器運量太小，每個容器只能運送4組乏燃料組件。但B型容器的成功研製讓工程師們信心百倍，很快，一種容量更大，更加安全，且不限定放射性核素活度的C型空運容器的研製提上了日程。C型容器最大的特點就是安全性的極大增加，其設計思路也迥異於B型容器。它能輕鬆通過上述各類殘酷的測試。不久，C型容器誕生了。C型容器是本文的主角。

C型容器包含以下兩個主要裝置：吸收空難中墜地撞擊產生的衝擊的能量吸收罩殼；位於能量吸收罩殼內的放射性材料貯存容器，它能裝載最多36套燃料組件，並能保證在事故工況下良好地屏蔽放射性，防止放射性物質泄漏。

C型空運容器外觀

能量吸收罩殼能在空難時為內部放射性材料貯存容器提供動態保護。各類測試表明，在所有可能的情況中，能量吸收罩殼都能保證完全吸收衝擊力，保持其內部放射性材料貯存容器的完整性和包容性。這等於說，若飛機墜毀，容器內的放射性材料依然安然無恙，只需要悠閑地躺在那裡等待尋找它們的應急人員。

能量吸收罩損壞但其內部放射性材料貯存容器依然完好

C型容器的運輸方案

對於空運來說，C型貯存容器是一個龐然大物，當滿載乏燃料組件時，其總質量已經達五噸，加上固定在其上的挂車，總質量近30噸。更何況其內部是高放射性物質，其運輸的每一步都必須滿足核安全管理要求。C型容器空運有且僅有三種方式，運輸機型主要是安-124或伊爾-76兩種老牌的大型運輸機。

方案一：始發地裝載。這種方式適用於始發地與出發機場之間有良好的公路運輸設施的情況。在始發地，將乏燃料組件放射性材料屏蔽容器，然後在其外面套上能量吸收罩。然後，C型容器利用特製的牽引車和挂車通過公路運輸到出發機場。接著，牽引車從飛機前端的貨倉口，將運輸C型容器的挂車推入安-124運輸機機艙。挂車連同容器的總質量為47噸，機艙最多能容納兩個滿載C型容器，總質量為94噸。

利用特製牽引車將C型容器裝入安-124貨機內

方案二：分別運輸，機場組裝。該方案適合於始發地與機場間公路運輸條件比較簡陋的情況。在這種運輸方式中，C型容器內部的裝載乏燃料組件的放射性材料貯存容器被放置在一個特製的直徑20英寸標準容器中，使用一個標準的半挂車，通過公路運輸至出發機場。

在機場里，放射性材料貯存容器被裝入預先已經準備好的能量吸收罩殼中，二者組裝為C型容器。接著，通過一個特製的導軌系統，組裝好的容器經由飛機前端裝入安-124貨機機艙。機艙可以同時裝載最多3個該型容器。

利用特製滾輪系統將C型容器裝入安-124貨機機艙。

方案三：卧式運輸。用較小型的運輸機伊爾-76運輸，在這種方案中，用一種特製的操作架，可以實現容器卧式裝載入機艙。此種方案中，容器連同操作架總重量為32噸。每架飛機一次最多能運輸一個容器。

C型容器的應用前景

C型容器誕生後，各類放射性材料終於有了自己的頭等艙，被人們安全快速的運送至後處理廠。它使得放射性材料運輸不必再經過人口稠密區域，也不懼高山，深海，戰爭。以後，空運的放射性材料只有兩種歸宿，要麼在後處理廠涅槃，要麼沉睡在深海之中。

專欄作家：何方

本期編輯：畢格博爾德

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