TN1300型核燃料储运器：安全、坚固的性能表现

由于地球上现在所提供的能源日趋紧张，所以由核电站提供的能源将在能源结构中占有越来越大的比例。至今，主要工业国家的核电装机量占发电装机总量的40%还要多，我国的核电站工业也正在兴起。

为了把核电站的废燃料U—235进行再加工，以利用剩余的50%核能，已有多种由球墨铸铁制作的、供运输和储存核燃料的容器，其中最有代表性的是CASTOR型和TN1300型。它们在结构上彼此是有区别的，但是两者的本体都是采用了球墨铸铁。采用德国球墨铸铁牌号GGG40·3，它要求抗拉强度不小于400MPa，屈服强度不小于250MPa，断后伸长率不小于18%，在-20℃时三个冲击试样的平均冲击韧度不小于14J，其中最小值为11J。采用球墨铸铁GGG40·3，是因为它具有优良的吸收射线的能力，而且还具有很高的抗拉强度和断后伸长率。

这种核燃料储运器的重量在70～120t，因其大小和型式不同而异。它们分别可容纳2．1～4．8t的铀燃料。

CASTOR型 （Typ1C）容器重85t，长5．5m，直径1．72m，在其壁厚为440mm 断面上钻有80个长4．5m、直径60mm的深孔，其中放置能吸收中子的材料。此外，容器内壁衬以1mm厚的镍板。容器内通入0．5atm的氢气保护。容器在工作过程中所取得的数据，由光学和声学仪器监控和报警。CASTOR （Typ1C）型容器的结构图见图10-6。

图10-6　CASTOR（Typ1C）型核燃料储运容器的结构图

1—运载吊耳；2—冷却筋；3—容器本体（GGG—40）；4—深孔中装入的减速棒；5—控制盖板系统的监测仪器；6—三层盖板系统 （采用金属和人造橡胶密封）(www.xing528.com)

CASTOR 型容器有48 条加强筋，每条筋高120mm。在温度为44℃时，筋的冷却能力为30kW。另一种型式的核燃料储运器是TN1300型，其重量为92．7t，直径2．5m，长7m，壁厚为400mm。在该容器的外围有10圈冷却筋，每圈由60条冷却筋组成。

在德国材料试验协会的30m高试验台上，进行了核燃料储运器的下落试验。试验台拥有1000t重的混凝土基础，上面覆盖30cm 厚的钢板，重达35t。试验温度为-40～20℃，试验台采用的一般落差为9m。由85t重的核燃料容器下落9m所产生的动量，具有极大的冲击能。

另外，为了模拟，还把大型炮弹从坦克上发射，以几乎接近声速射击到核燃料容器上。在所有这些试验中，该容器均经受了严峻的考验，只是表面有轻度损伤和变形。由此表明，这种核燃料储运器能够绝对安全地胜任对射线的密封性。

还要经受耐热试验，在800℃承受持续30min的高温试验，这是考虑到容器在运输或储存燃料过程中，由于其中燃料燃烧所造成的温升。

最后，要经受仔细的探伤检验，并由德国材料试验协会和物理技术协会对CASTOR型核燃料储运器授予最高的评价、颁发最高级的安全证书Typ—B （U）。

为了安全地运输和储存放射性材料，国际原子能署同100多个会员国规定了环保安全法。对于高放射性材料，必须拥有取得Typ—B （U）证书的容器。为此，国际原子能署制定了严格的检查与质量控制、安全要求及相应检验的全部文件。其中，从M 级到U级之间是有区别的。M级意味着 “许可”是有限度的，还要有国家级的附带要求限制；而Typ—B （U）证书则具有最高级的安全性，它适用于国际，而没有任何具体的限制。

显然，重达百吨的大型球墨铸铁核燃料储运器的制作与生产，标志着球墨铸铁的新水平。对于这种重型、厚大断面的铸件，石墨畸变将使塑性指标急剧恶化。为此，对炉料纯度要求很高，如含铅量要求低到百万分之一级。为了达到要求的性能指标，冶金、凝固理论和检测技术等各方面，都必须要提高到很高的水平才能实现。