摘 要：火災事故作為核燃料循環(huán)設施典型事故，是國際核燃料循環(huán)安全領域研究的焦點。中國輻射防護研究院目前建有小、中、大三個尺度的核燃料循環(huán)火災事故放射性源項研究裝置。小尺度裝置為200 L 圓柱體燃燒艙室，主要用于可燃物基礎參數(shù)測試;中尺度裝置和大尺度裝置分別為20 m3 、120 m3 長方體燃燒艙室，主要用于開展可燃物燃燒速率、溫度分布、放射性氣體與氣溶膠釋放份額、核素釋放份額和過濾效率等科學研究。重點對三套裝置各自的特征和研究能力進行總結，結合國際研究熱點提出了進一步研究計劃。

關鍵詞：核燃料循環(huán);火災事故;實驗裝置;放射性源項

中圖分類號：TL249;TL73 文獻標識碼：A

核燃料循環(huán)前、后端工藝中用到許多可燃、易燃物質，以液態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)形式存在，其中往往含有大量的放射性核素或者被放射性物質污染。一旦發(fā)生火災，可能使得人員、公眾和環(huán)境受到放射性危害。因此，國際核燃料循環(huán)安全研究領域通常將火災事故作為典型事故之一。國際社會已投入大量的人力、物力及財力來開展核燃料循環(huán)設施火災事故研究，并積累了大量的理論和實驗研究成果，進而提升了核燃料循環(huán)設施總體安全水平和先進性。目前，國際先進實驗室均建立了專門用于開展核燃料循環(huán)火災事故研究的實驗設施[1-6] 。美國西北太平洋實驗室（ PNNL） 早期于20 世紀80 年代利用RART 設施（ radioactiveaerosol release tank）模擬小型設備室固體、液體可燃物燃燒，RART 是20 m3 不銹鋼圓柱體艙室，能夠實現(xiàn)燃燒速率、氣體和氣溶膠釋放速率和份額、氣溶膠特性、溫度分布等參數(shù)測試[7] ;2014 年，法國核安全研究所（IRSN）利用0. 06 m3 立方體燃燒艙室開展核設施可燃物燃燒釋放的氣溶膠的物理化學特性研究， 利用1 m3 BANCO （ Banc deColmatage）測試裝置、120 m3 （3 個艙室） 大尺度DIVA 設施開展了高效過濾器阻塞機制研究[8-9] 。法國卡達拉奇核研究中心更早于1983 年開展池火測試，利用316 L 圓柱體不銹鋼小尺度燃燒艙室和400 m3 長方體混凝土大尺度實驗設施測試有機溶劑著火釋放的放射性核素份額等安全相關數(shù)據(jù)[10] 。德國卡爾斯魯厄早期于1989 年實驗研究手套箱著火導致放射性氣溶膠釋放事故，利用約170 m3 混凝土艙室測試釋放的放射性氣溶膠粒徑和輸運距離等參數(shù)[11] ;日本原子能研究所早期利用20 m3 圓柱體艙室、6 m3 圓柱體艙室和連接管道組成的大尺度實驗設施開展后處理設施有機溶劑火災事故研究，并測試通排風系統(tǒng)過濾效率等參數(shù)[2-3] 。2016 年， Takuya Ono 等人利用FSEA（fire source-term evaluation experiment apparatus）開展高效過濾器阻塞機制和揮發(fā)性核素釋放行為研究，F(xiàn)SEA 由50 L 石英燃燒艙室、高效過濾器單元和通排風及采樣管道組成[12] 。

目前，中國輻射防護研究院（CIRP）已建立了小、中和大三個尺度的核燃料循環(huán)火災事故放射性源項研究裝置。小尺度設施為200 L 圓柱體燃燒艙室，主要用于可燃物基礎參數(shù)測試;中尺度裝置和大尺度裝置分別為20 m3 、120 m3 長方體燃燒艙室，主要用于開展可燃物燃燒速率、溫度分布、放射性氣體與氣溶膠釋放份額、核素釋放份額和過濾效率等方面研究。上述三套實驗裝置能夠滿足大部分核燃料循環(huán)設施火災事故研究，能夠開展不同類型可燃物著火行為、放射性氣溶膠特征、高效過濾器效率等重要安全參數(shù)測試，為核燃料循環(huán)設施火災事故預防措施和緩解對策改進提供數(shù)據(jù)支持，也為精確地評估事故對應急處置人員、公眾和環(huán)境輻射影響提供依據(jù)，為核燃料循環(huán)設施安全分析提供手段，提升核燃料循環(huán)設施總體安全水平和先進性。