高放废液主要是指乏燃料后处理厂的共去污循环工段的萃余水相，即后处理第一个溶剂萃取周期产生的剩余物。高放废液由硝酸溶液中的硝酸盐混合物组成，含有乏燃料中存在的大多数非气态裂变产物（ 大于99.9％ ），极少量的铀和钚，以及活化产物，钢、铁、镍、铬的腐蚀产物，还可能含有其他后处理过程添加的化学品，如钠、钆、镉、硼、氟。

高放废液的特点是放射性含量高、释热量大。因此在贮存、处理和运输过程中需要特殊的防护，一般情况下会进行玻璃固化再运输及最终处置，少数情况下会直接运输。

高放废液运输容器的开发对确保其运输安全至关重要。法国、美国、德国、比利时曾在场内和公共道路上运输过高放废液。其中法国、美国、德国研发了一系列适用于高放废液的运输容器。本文主要论述国外高放废液运输的标准、高放废液运输的实践以及相关容器的使用和研发情况。

国际组织高放废液运输相关标准

多个国际组织已制定了放射性物质运输的法规标准，已被多个国家的法规标准所采纳。国际原子能机构自1961年开始发布相关安全标准，如《放射性物质安全运输条例》，以及放射性物质运输的事故响应、辐射防护系统、管理系统等相关导则等。国际标准化组织（ ISO ）、联合国欧洲经济委员会（ UNECE ）、国际铁路货物运输政府间组织（ OTIF ）、国际民航组织（ ICAO ）、国际海事组织（ IMO ）等组织也制定了相关标准。

放射性废物的货包可以分为五类：豁免货包、工业货包、A型货包、B型货包、C型货包。工业货包又可以分为三类：1型、2型、3型工业货包，安全性能要求逐级提高。A型货包适用于医用放射性药物等工业材料，B型货包适用于放射性更高的材料，其释放通常会对公众或环境造成重大危害，如乏燃料棒。高放废液的容器亦属于B型货包。B（M）型货包的要求比B（U）型货包更严格，其货包设计、装运均需要原装运国及途径主管部门批准。

高放废液运输实践

通常情况下，高放废液就地进行后处理和玻璃固化，不考虑转运。法国、英国等国家具备商业后处理的能力，法国阿格乏燃料后处理厂。法国、美国、德国、比利时等国家已有高放废液运输的经验，主要是因为高放废液产生地不具备处理能力或即将退役，因此需要直接运输液体到场内其他设施或场外其他地区。本节将概述法国、美国、德国和比利时的高放废液运输状况，其时间和距离如表1所示，场外运输可达到700公里至2000公里，场内为几百米或几公里。

法国

法国高放废液主要在科研设施场内运输，场外运输的案例是马尔库尔玻璃固化厂（AVM）停用后，高放废液和泥浆转运至阿格后处理厂进行处理。法国马尔库尔玻璃固化厂于1978~1997年运行，以该厂为原型建造的阿格核燃料后处理厂负责处理法国境内58座核反应堆，以及来自澳大利亚和日本等国家的乏燃料。玻璃固化设施R7、T7于1989年、1992年开始投入使用，每年分别可处理800 tHM乏燃料。阿格后处理厂通过欧安诺子公司ORANO TN进行放射性物质运输。2019年，阿格场外运输约1300次放射性物质，场内运输约8880次。2015年，法国通过LR56储罐分4次将丰特奈—玫瑰中心18号建筑物去污产生的10 m3α废水运输到马尔库尔污水处理厂进行处理。

法国曾多次利用自研的容器开展高放废液的场内运输。1955年法国原子能委员会决定高放废液集中处理，研发最大装载能力为200 L 的“灰姑娘”（CENDRILLON）容器，1969年在后处理示范厂（PIVER）用于运输高放废液。法国萨克莱研究中心又研发了用于运输高放废液的LR44、LR56半挂式车辆，运输能力为1.28 m3、4.5 m3。截至1994年，法国原子能委员会在萨克莱用LR44完成了200次以上的高放废液运输，运输量达到33×1015Bq。马尔库尔2270 m3高放废液被转移至马尔库尔玻璃固化厂并进行玻璃固化。2014年，法国原子能和替代能源委员会用LR56储罐进行高放废液的场内运输。

美国

美国高放废液主要在科研设施内进行场内运输。萨凡纳河、西瓦利、汉福德等地建设了玻璃固化设施。1995年美国国家能源局采购了法国研发的LR56容器，在汉福德场址、橡树岭国家实验室、萨瓦纳河场址用于在场内运输B型放射性废液。

美国曾从加拿大运输高放废液。乔克河实验室用高浓铀生产医用同位素钼-99，无法把副产品液态高浓铀转化为固体，因此将其返回美国。高放废液总量约为6000加仑（22.7 m3 ）。废物存储在0.057 m3的桶中。2017年至2020年美国使用美国核保险国际公司研发的容器（ NAC-LWT B型 ）将乔克河实验室高放废液运输到萨瓦纳河场址，共计115次、24万公里。

德国

德国建有后处理示范厂，无商用设施，主要把乏燃料运输到法国和英国进行后处理，2000年决定停止后处理，具有丰富的乏燃料和玻璃固化体运输经验，但仅在场内运输过高放废液。卡尔斯鲁厄后处理厂（ WAK ）1971年至1990年处理了超过200吨来自不同实验堆和核电站的乏燃料。1987年德国将高放废液从卡尔斯鲁厄后处理厂旧的高放废液贮存厂房（ HWL ）转移到新的高放废液贮存厂房（ LAVA ）。通过蒸汽发射器分批转移贮存16年的约63 m3高放废液，每批1.5 m3。沉积物的数量很小（ 重量约0.92% ），裂变钚的含量仅为2.4 kg，占固体总量700 kg的0.34%。卡尔斯鲁厄后处理厂于1991年停止使用并开始拆除。这些高放废液在卡尔斯鲁厄玻璃固化厂（VEK）进行玻璃固化后的废物包被装入德国核服务公司（GNS）研发的容器（CASTOR）中，并于2011年运输到格雷夫斯瓦尔德的中间贮存设施。

比利时

欧洲多个国家在比利时共同建造了世界上第一个后处理厂（Eurochemic），该厂于1974年停止运行，47 m3 高放废液被转移至玻璃固化厂（PAMELA）。这次转移没有遇到任何问题。储罐壁上以薄层形式沉积的固体的放射性是难以消除的，其存在使退役作业复杂化。玻璃固化示范厂（PAMELA）于1984年开始运行，1991年处理完该后处理厂产生的所有高放废液后停止运行。

高放废液运输容器

高放废液通常贮存在不锈钢罐中，可以有效避免硝酸溶液的腐蚀，储罐带有强制冷却系统。法国、美国、德国研发的高放废液运输容器（ 如LR56、TN MW、NAC-LWT、CASTOR ）在国内使用，并销售到其他国家。俄罗斯开发的TUK系列可以用于运输乏燃料，未明确提及运输高放废液。本节将概述法国、美国、德国最新研发的高放废液容器。

法国

法国拥有几十年高放废液和运输罐研发经验。法国萨克莱研究中心研发的用于运输高放废液的LR44、LR56半挂式车辆，运输能力为1.28 m3、4.5 m3，在国内广泛应用。LR56销售至美国。

法国欧安诺子公司Orano NPS在国际上拥有400个运输容器设计专利，已设计150余个运输概念，每年运输超过5000次，还可以根据用户需求改进现有容器或者研发新的容器。Orano NPS设计的低放或高放废液的运输储罐（Citerne）的储存量为1 m3至18 m3，TN MW（MW代表多种废物）系列三重功能包装可用于核设施运行或退役产生废物的运输、贮存、最终长期处置，可以避开中间废物处理过程，确保安全和控制成本。该容器可用于中高放废物，已经在法国和比利时获得2型工业货包至B型运输许可证，具有模块化、紧凑和灵活的特点，2017年完成第一次运输。

TN MW系列容器分为长版和短版两类。长版适用于大型废物。短版（ 图1、表2 ）可用于运输、长期中间贮存、最终处置，符合IAEA关于2型工业货包、A、B（U）、B（U）F等货包的要求，最大活度为300 TBq钴-60，最大载重为2 t（ 4409 lbs ），可用于干法或湿法操作，耐腐蚀性强。

 美国

美国核保险国际公司（ NAC International ）开发了NAC-LWT、NAC-STC等一系列乏燃料贮存和运输容器，其运输系统已获得美国核管理委员会颁发的160多个许可证或修订许可证，以及众多的许可证证书和验证。其中NAC-LWT系列（ 图2，LWT代表法定重量卡车 ）是美国商用乏燃料运输的主要工业设备，已用于多种类型的固体和液态废物，可用于卡车、铁路、船等多种交通工具。美国核管理委员会于2020更新该系列容器的合格证书，有效期至2025年。从20世纪90年代开始，在国外研究堆项目的支持下，美国国家核安全局用该容器从各个国家回收高浓铀和其他研究堆和商用堆产生的核材料。2016~2020年美国从加拿大运回22.7 m3高放废液，含有161 kg高浓铀。

美国核保险国际公司最新研发的最佳模块化通用运输桶（OPTIMUS）技术可用于包装多种放射性废物。其中，OPTIMUS-H型运输包装系统可用于远程操作的超铀废物和乏燃料，OPTIMUS-L型可用于接触装卸的超铀废物和较低浓度的中放废物的运输。OPTIMUS还可用于大型容器（ 如110加仑的桶 ）、高热负荷或裂变克当量的容器、产生气体的材料、含有压缩或液化气体推进剂的气溶胶罐的超铀废物。OPTIMUS系统满足国际原子能机构SSR-6对B（U）F型货包的要求和美国联邦法规10CFR71的监管要求。

德国

德国核服务公司（Gesellschaft für Nuklear-Service，GNS）作为乏燃料、中高放废物包装容器供应商，已有40年丰富经验。第一个MOSAIK桶于1977年开发完成，第一个CASTOR桶于1978年开发完成。1985年CASTOR V/21获得美国贮存许可证。目前四大洲多个国家已使用超过1700个CASTOR和CONSTOR乏燃料桶和超过70000个用于中放废物的MOSAIK桶。最新一代是用于捷克核电站的CASTOR 1000/19。受当地法规限制，并不是所有容器都获得了运输授权。在部分国家，CASTOR桶可用于乏燃料运输，如韩国使用的CASTOR KN12桶和芬兰使用的CASTOR TVO桶。

核服务公司CASTOR两用桶（ 图3 ）的主要设计理念是确保在运输过程，以及随后几十年的干式中间贮存的过程中由容器本身实现所有防护目标。实现四个防护目标的方法说明如下：

安全密封放射性物质：桶体采用锻造不锈钢盖和金属密封的双屏障系统。在中间贮存期间，通过第二个盖上的压力表对双屏蔽系统的泄露进行永久监测；

屏蔽辐射：桶体由约40 cm厚的球磨铸铁制成。桶体和封盖确保有效屏蔽α、β、γ辐射。在桶壁上的轴向孔中填充聚乙烯缓速棒使中子缓速。第二个封盖两面放置聚乙烯板；

消散放射性物质衰变热：在桶体的外壁安装散热片，将桶内的释热消散到环境中。从第二代桶到现在，这些散热片被径向加工到桶体中，将桶的表面延长了3倍；

确保系统处于次临界：桶体及其部件的设计保证在正常和事故条件下始终处于次临界。

结论

从国际形势来看，各国运输乏燃料和玻璃固化体的情况较多，一般不直接运输高放废液，而是将其固化后再运输。目前已有高放废液场内和场外运输经验的国家包括法国、美国、德国、比利时，主要是因为高放废液产生地不具备处理能力或即将退役，因此需要直接运输液体到场内其他设施或场外其他地区。

法国欧安诺子公司（Orano NPS）、美国核保险国际公司（NAC International）、德国核服务公司（GNS）都开发了运输乏燃料和高放废液的容器，即法国TN MW系列，美国NAC-LWT系列，以及德国CASTOR、CONSTOR系列。这些容器可以实现“运输、贮存”两用，甚至是“运输、贮存、处置”三用，这是目前高放废物运输容器研发的主要方向。  

（作者：李金凤　唐祚才　程卫亚　王春红 单位分别为：中国原子能科学研究院核安全研究所，国家国防科技工业局核技术支持中心）