随着我国秦山核电站于1991年和大亚湾核电站于1994年投入运行，我国商业乏燃料开始产生。截止到2017年12月31日，我国已有37台核电机组投入商业运行。根据《核电中长期发展规划(2005-2020年)》提出的目标^[1]，预计到2020年每年乏燃料产生量将近1000t。乏燃料运输量随着我国核电的快速发展将大幅度增加。同时，我国核电堆型多样，包括压水堆、重水堆和高温气冷堆，而压水堆也有M310、AP1000、VVER等堆型，燃料组件和运输容器各不相同，运输路径也不同，所以我国乏燃料运输总体呈现多样化、不重复性等特点。目前我国核电运行产生的大量乏燃料，只有大亚湾核电站的乏燃料进行了外运，年运输次数只有2次，共4个货包。

我国的核电站基本分布在东南沿海地区，乏燃料后处理设施位于西北内陆地区，运输距离远，单次运输周期长。根据国际经验，道路-海洋-铁路联运是大宗乏燃料远距离运输的最佳方案。本文以AFA 2G乏燃料组件为代表，对不同运输方案下的辐射影响进行计算和比较分析，为保护公众和工作人员提供技术基础。

1 材料与方法 1.1 乏燃料组件

本文选取典型的压水堆AFA 2G乏燃料组件进行辐射剂量计算。AFA 2G燃料组件的结构参数如表 1。运输容器设计可装载的燃料特性见表 2。辐射影响评价时，选择最大燃耗45 000 MWd/tU、最大初始富集度是3.7wt%和最小冷却时间8年的AFA 2G燃料组件作为代表性组件进行辐射水平计算。

1.2 运输方案 1.2.1 全程道路运输方案

全程道路运输线路为从广东某核电基地运至西北乏燃料接受设施，运输线路全程约为3567 km。

运输线路途经广东、湖南、湖北、河南、陕西、甘肃、宁夏七个省区，途经主要城市有深圳市、东莞市、广州市、长沙市、武汉市、信阳市、西安市、兰州市、嘉峪关市、玉门市等。

1.2.2 道路-铁路联运方案

从广东某核电基地燃料厂房采用道路运输，将乏燃料货包运输到最近的铁路货站，然后通过换装到特种铁路运输车辆，运抵西北乏燃料接受设施，运输线路总里程约为4120 km。

其中，道路运输从燃料厂房至铁路货场，运输里程约80 km。

铁路运输从铁路货场至西北拟收货地，运输里程约为4040 km。途经广东、湖南、湖北、河南、陕西、甘肃六个省区，途经主要城市有深圳市、东莞市、广州市、长沙市、武汉市、郑州市、西安市、兰州市、嘉峪关市、玉门市等。

1.2.3 道路-海洋-铁路联运方案

乏燃料货包道路-海洋-铁路联运，将分别通过道路、海洋和铁路联合运输方案实施。道路运输，是从核电站燃料厂房到自备码头，约3 km。

乏燃料货包由核电厂自备码头通过换装作业装入乏燃料运输船后，通过海路运输运至乏燃料联运中转港码头，再通过船—火车换装的方式，转为铁路运输运输至西北乏燃料接受设施。

我国沿海国内航线上航行的船舶大多选择近岸航行，但对不同核电站自备码头的出海口尚不确定，广东某核电基地码头距离岚山港的航线里程约1127.5 nmile。如参考中等航速(15 kn)，完成该海上运输需要75 h。

铁路运输选择从岚山港至西部铁路线路承运能力最强的线路，运输里程约为2630 km。途经山东、江苏、河南、陕西、甘肃五个省区，途经主要城市有临沂市、徐州市、郑州市、西安市、兰州市、嘉峪关市等。

1.3 辐射影响评价 1.3.1 计算软件

乏燃料组件在正常运输条件下的辐射影响，采用CRAMTRA 1.0程序计算。CRAMTRA 1.0程序是2014年由中国辐射防护研究院放射性物品运输安全研究团队基于中国放射性物品运输实践开发完成^[2]。CRAMTRA 1.0程序采用中国特征道路、气象、人口、建筑物屏蔽^[3]等参数数据以及GB18871的剂量转换因子^[4]，采用符合中国运输环境和相关法规标准要求的评价方法。CRAMTRA 1.0程序可用于放射性物品道路和/或铁路和/或水路运输方案、运输正常情况下和事故情况下的公众和工作人员辐射影响计算评价。

1.3.2 照射途径

在正常运输情况下，运输人员和沿线公众所受的乏燃料运输相关的辐射照射，全部来自放射性物质货包的贯穿性辐射。装载AFA 2G乏燃料组件的NAC-STC型容器属于B(U)型货包，经过设计验证，在正常运输情况下，货包的包容系统保持完好，放射性内容物不裸露、不弥散。因此，在正常运输情况下，对各类人员的辐射影响只考虑受到来自货包直接的外照射影响。

正常运输条件下，单个货包外部辐射水平见表 3。

2 结果 2.1 公众集体剂量

三种乏燃料运输方案对运输线周围代表性的公众可能产生的辐射影响，见表 4。

不同运输方案下，单次运输乏燃料的能力是不同的，因此在表 4对比中通过比较运输单位重量的乏燃料的辐射影响更有意义。仅从单位乏燃料外运质量与公众集体辐射剂量的比值看，长途道路运输的辐射影响最大，而海洋-铁路联运方案的辐射影响最小。

2.2 代表性公众最大个人剂量

沿线公众最主要的受照途径来自在路边停留时遭遇经过的货包车队。此外，货包运输车辆在进行加油、交过路费、服务区临停以及铁路编组站值班时，周围公众均可能收到额外照射，见表 5。

从表 5中可以看出，道路运输方案下，货包车辆加油补给过程可能会对加油站人员产生的辐射剂量最大，而货包车队经过时对路边人员的照射影响最小。总体看，对照各种运输方案下，沿线公众各代表性人群所受剂量均处于较低的辐射水平，其中长途道路运输方案和铁路运输方案对公众个人产生的最大个人剂量基本相当，而海洋运输方案对代表性公众照射景象基本不涉及。

2.3 工作人员集体剂量

表 6为三种不同的运输方案下，参与各项作业的工作人员所受的集体有效剂量。

从表 6中可以看出，长途道路运输方案，对于工作人员造成的职业照射的集体剂量要明显高于另外两种联运方案。

道路-铁路联运及道路-海洋-铁路联运对工作人员造成的剂量影响均较道路运输小，联运方案中主要的剂量贡献来自换装作业过程中所受的剂量。

2.4 代表性工作人员最大个人剂量

道路运输过程中，对货车司机、防护人员、随车押运人员等工作人员的影响较大。在道路-铁路联运和道路-海洋-铁路联运过程中，除了随车押运人员外，还涉及对换装指挥、解系栓系人员的照射，见表 7。

从表 7中可以看出，道路运输方式下，对工作人员所致剂量较大的主要是司机、押运员和防护人员，因为这三类工种作业时间长，且距离货包较近。联运运输方式下，对工作人员所致剂量较大主要是换装指挥和解系栓系人员，且随着换装次数的增多，从事换装指挥和解系栓系的工作人员所受的个人剂量逐渐增大。总体看，采用联运方式对工作人员个人的辐射影响相对道路运输较小。

3 讨论

本文对比分析了乏燃料经道路、铁路、海洋运输及组合运输方案的三种方案，在运输正常情况下对公众和工作人员的辐射影响。每单位(吨)乏燃料外运，长途道路运输对公众集体剂量的辐射影响最大(1.65×10^-3人·Sv/t)，而道路-海洋-铁路联运方案的辐射影响最小(2.63×10^-4人·Sv/t)，道路-铁路联运方案的辐射影响居中(4.51×10^-4人·Sv/t)。

长途道路运输方案，对于工作人员造成的职业照射的集体有效剂量(6.00×10^-1人·Sv/t)要明显高于道路-铁路联运(7.93×10^-2人·Sv/t)和道路-海洋-铁路联运(1.05×10^-1人·Sv/t)。联运方案中主要的剂量贡献来自换装作业过程中所受到的辐射照射，道路-海洋-铁路联运比道路-铁路联运多一次换装，因此对工作人员造成的辐射影响略大。

海洋运输对公众的辐射剂量影响较小，但海洋运输环境也较复杂，且事故应急救援相较于陆地也比较困难。后续可对海洋运输过程中的事故风险开展研究。