《乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則（征求意見(jiàn)稿）》編制說(shuō)明

1 項目背景

      核電是清潔能源。目前中國大氣污染嚴重，化石能源特別是煤炭的利用是大氣污染的主要來(lái)源。在改善煤電燃料鏈環(huán)境影響的同時(shí)，加快發(fā)展核電是減少中國環(huán)境污染和溫室氣體排放的現實(shí)有效途徑。據測算，一座百萬(wàn)千瓦的核電廠(chǎng)和燃煤電廠(chǎng)相比，每年可以減少二氧化碳排放 600 多萬(wàn)噸，發(fā)展核電是中國應對大氣污染治理重壓的必然選擇，也是政府近年來(lái)大力支持的建設項目。雖然在 2011 年日本福島事故給全世界的核電發(fā)展投下了不可磨滅的陰影，但人們不斷反思總結，在能源、環(huán)境的制約以及電力需求壓力下，在確保安全的前提下，核電發(fā)展依然是改善環(huán)境、提供能源的現實(shí)有效途徑。

      2012 年 10 月 24 日國務(wù)院常務(wù)會(huì )議討論通過(guò)《能源發(fā)展“十二五”規劃》，再次討論并通過(guò)《核電安全規劃（2011-2020 年）》和《核電中長(cháng)期發(fā)展規劃（2011-2020 年）》， 穩妥恢復核電站正常建設。2013 年以來(lái)，中國政府已經(jīng)多次表態(tài)，在安全的前提下， 適時(shí)在東部沿海地區啟動(dòng)新的核電項目。2014 年 5 月 16 日，國家發(fā)改委、能源局和環(huán)境保護部聯(lián)手發(fā)布《能源行業(yè)加強大氣污染防治工作方案》指出，核電是國家能源結構調整的重要組成部分，要繼續安全高效地推進(jìn)核電建設。在 2014 年 6 月 13 日北京召開(kāi)的中央財經(jīng)領(lǐng)導小組第六次會(huì )議上，國家主席、中央財經(jīng)領(lǐng)導小組組長(cháng)習近平同志提出： 在采取國際最高安全標準、確保安全的前提下，抓緊啟動(dòng)東部沿海地區新的核電項目建設。2016 年 6 月，李克強總理在中國核電工程有限公司視察，詳細了解了我國具有自主知識產(chǎn)權的“華龍一號”等核電成果，并表示“你們?yōu)槲覔窝?，我去國際舞臺為你們揚名。要用最高標準、最優(yōu)質(zhì)量、最好性?xún)r(jià)比，提升中國核電裝備在國際市場(chǎng)的競爭力”， 核電不光要在國內發(fā)展，還要“走出去”，與歐美發(fā)達國家合作開(kāi)發(fā)第三方市場(chǎng)。我國具有自主知識產(chǎn)權的“華龍一號”機型研發(fā)成功，為中國核電走出國門(mén)提供了強有力的支撐，是我國政府對外政治經(jīng)濟合作的王牌之一。

      2016 年 11 月國家發(fā)改委、國家能源局對外正式發(fā)布的《電力發(fā)展“十三五”規劃（2016-2020 年）》，2015 年年底全國發(fā)電裝機容量 15.3 億千瓦，其中核電 0.27 億千瓦，占比 1.76%，核電在中國能源結構中所占比例仍然很小，核電在我國還有很大的發(fā)展空間。

      隨著(zhù)我國核電事業(yè)的不斷發(fā)展，按照 2020 年建成核電站的裝機容量 5800 萬(wàn)千瓦測算，2020 年我國核電站乏燃料累積存量將超過(guò) 7500 噸，核電站累積外運的乏燃料約為2100 噸，2020 年當年累積外運量超過(guò) 200 噸。到 2025 年，我國核電站乏燃料累積存量

      將超過(guò) 14000 噸，核電站乏燃料累積外運量 5200 噸，當年外運量近 900 噸。到 2030年，在不考慮再新建核電站情況下，我國核電站乏燃料累積存量將達到 23000 噸，核電站乏燃料累積外運量超過(guò) 10000 噸，當年外運量近 1300 噸。我國已制定了核燃料閉路循環(huán)的政策，乏燃料采取后處理回收鈾和钚的技術(shù)路線(xiàn)。根據我國后處理工程建設初步設想，在 2030 年前后建成第一座大型乏燃料后處理廠(chǎng)。

      因此，為了確保我國核電站安全運行，需要及時(shí)將核電站中的乏燃料運輸至后處理廠(chǎng)。乏燃料運輸容器作為運輸乏燃料的重要設備，關(guān)乎著(zhù)整個(gè)核工業(yè)的安全發(fā)展。根據對核電站乏燃料運輸容器市場(chǎng)需求的分析，考慮運輸過(guò)程中容器的調配使用，2025 年前，我國還需要新增乏燃料運輸容器 23 臺；2025 年后，隨著(zhù)大批核電站乏燃料組件的外運需求提出，還需新增乏燃料運輸容器 49 臺，乏燃料運輸容器總的需求數量達到 79 臺。與此同時(shí)，除了商用堆核電站外，研究堆和實(shí)驗堆的乏燃料同樣面臨著(zhù)外運和轉運的問(wèn)題，該類(lèi)型乏燃料運輸容器的設計和研發(fā)工作也同樣十分重要。因此，我國乏燃料運輸容器的市場(chǎng)潛力十分巨大，針對乏燃料運輸容器的載荷組合及設計準則研究具有十分重要的意義。

1.1 任務(wù)來(lái)源

      2019 年，中華人民共和國生態(tài)環(huán)境部辦公廳以“環(huán)辦核設函﹝2019﹞482 號”《關(guān)于印發(fā)核與輻射安全監管 2019 年項目計劃的通知》下達了《乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則研究》的相關(guān)工作任務(wù)。

      本草案由中國核電工程有限公司和中機生產(chǎn)力促進(jìn)中心主編并起草。

1.2 工作過(guò)程

      1）2019 年 5 月，收到生態(tài)環(huán)境部“關(guān)于印發(fā)核與輻射安全監管 2019 年項目計劃的通知”。在此之前，中國核電工程有限公司已提前組織相關(guān)專(zhuān)業(yè)人員提前開(kāi)展調研工作，接到“通知”后成立課題組，課題負責人為姚琳同志。

      2）2019 年 4 月，國家核安全局核與輻射安全監管司燃料處到核設備所檢查項目啟動(dòng)情況并召開(kāi)項目啟動(dòng)會(huì )，對項目的預期成果提出了指導和期望。課題組就項目的準備情況進(jìn)行了匯報。

      3）2019 年 4-9 月，課題組消化吸收美國核管理委員會(huì )（NRC）發(fā)布的 RG7.6——乏燃料運輸容器包容結構分析設計準則和 RG7.8——放射性物品運輸容器結構分析的載荷組合兩本導則，對兩本導則進(jìn)行了翻譯工作，形成了翻譯稿，針對國內外乏燃料運輸容器的載荷組合和設計準則的應用情況、研究成果和發(fā)展趨勢展開(kāi)詳細的調研，并在此基礎上形成了標準草案。

      4）2019 年 7 月，課題組組織召開(kāi)了乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則公司內部評審會(huì )，對所形成的翻譯稿和標準草案進(jìn)行了公司內部評審。

      5）2019 年 8 月，課題組根據公司內部評審意見(jiàn)修改后形成的翻譯稿和標準草案， 組織召開(kāi)了乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則外部評審會(huì )，對所形成的翻譯稿和標準草案進(jìn)行了公司外部評審。

      6）2019 年 9 月，課題組參加了國家核安全局組織的項目中期檢查會(huì )，會(huì )上核安全局領(lǐng)導聽(tīng)取了課題組的階段研究成果匯報，并對后期工作提出了指導意見(jiàn)。

      7）2019 年 9-12 月，課題組根據中期檢查會(huì )上專(zhuān)家提出的意見(jiàn)和建議，編制完成調研報告，對所形成的翻譯稿和標準草案進(jìn)行修改，并參考國內其他標準撰寫(xiě)方式的基礎上，編寫(xiě)了標準編制說(shuō)明。

      8）2019 年 12 月，課題組根據目前研究成果，召開(kāi)了乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則研究成果評審會(huì )。與會(huì )專(zhuān)家肯定了課題組的研究成果并提出了對調研報告和標準草稿的修改建議和意見(jiàn)，課題組根據專(zhuān)家意見(jiàn)對課題研究成果進(jìn)行了進(jìn)一步完善，最終形成研究成果如下：

      《乏燃料運輸容器包容結構分析設計準則（RG 7.6）翻譯稿》

      《放射性物品運輸容器結構分析的載荷組合（RG 7.8）翻譯稿》

      《乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則調研報告》

      《乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則（征求意見(jiàn)稿）》

      《乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則（征求意見(jiàn)稿）編制說(shuō)明》

2 標準制訂的必要性分析

      乏燃料運輸容器是運輸乏燃料組件的專(zhuān)用設備,是保證乏燃料安全外運的關(guān)鍵設備。其主要功能是安全可靠的運輸指定型號和參數的乏燃料組件，是核電站長(cháng)期安全運行的基本保障。根據法規要求，乏燃料運輸容器的設計應能使容器在正常運輸條件下和運輸事故條件下保持容器的包容完整性等相關(guān)安全要求。因此，在乏燃料運輸容器的結構設計和分析中，應考慮不同運輸條件下容器所承受的載荷類(lèi)型和載荷組合，并采取合理的設計準則對分析結果進(jìn)行評定。

      目前我國尚無(wú)放射性物品運輸容器結構分析的載荷組合及設計準則相關(guān)標準及法規。經(jīng)過(guò)對國內外多家乏燃料運輸容器設計單位及其主要產(chǎn)品（如 NAC 的 STC、Orano 的 TN 系列、Holtec 的 HI-STAR 系列、CNPE 的 CNSC 系列）的調研，得知這些主流容器對于乏燃料運輸容器載荷組合的應用，目前主要以美國核管會(huì )（NRC）管理導則RG7.8《放射性物品運輸容器結構分析的載荷組合》為主；對于乏燃料運輸容器的結構設計準則，目前主要遵循美國核管會(huì )（NRC）的管理導則 RG7.6《乏燃料運輸容器包容結構分析設計準則》。在以上兩個(gè)標準以外，還會(huì )綜合考慮 IAEA SSR-6 Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material 的相關(guān)要求。

      為了逐步完善我國放射性物品運輸及其相關(guān)領(lǐng)域的法律法規標準規范體系，為乏燃料運輸容器的結構設計和載荷組合分析提供技術(shù)指導，為監管部門(mén)審查乏燃料運輸容器的設計提供技術(shù)支持，制定《乏燃料運輸容器結構分析的載荷組合和設計準則》是十分必要的。

3 國內外相關(guān)標準情況

      根據法規要求，乏燃料運輸容器的設計應能使容器在正常運輸條件下和運輸事故條件下保持容器的完整性等相關(guān)安全要求。因此，在乏燃料運輸容器的結構設計和分析中， 應考慮不同運輸工況下容器所承受的載荷類(lèi)型和載荷組合。

對于乏燃料運輸容器載荷組合的應用，目前主要以 NRC 導則 RG7.8《放射性物品運輸容器結構分析的載荷組合》為主，該導則明確了放射性物品運輸容器在正常運輸條件和運輸事故條件下的載荷類(lèi)型和載荷組合，對乏燃料運輸容器的結構安全分析具有重要意義。

      截至目前，關(guān)于乏燃料運輸容器結構分析的載荷分析和歸類(lèi)在 IAEA 特定安全要求SSR-6《放射性物質(zhì)安全運輸條例》（2018）中和 NRC 管理導則 RG7.8 中有明確描述。然而，國際上對于乏燃料運輸容器結構分析載荷組合的研究和應用主要依據 RG7.8 中的相關(guān)條款要求，IAEA《放射性物質(zhì)安全運輸條例》（SSR-6）中也有關(guān)于不同工況下的載荷條件，但并未涉及各個(gè)載荷的組合情況。因此，重點(diǎn)分析 RG7.8 中的相關(guān)條款和內容。

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