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放射性物品运输容器设计安全评价(分析)报告的标准格式和内容.pdf

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    放射性物品运输容器设计安全评价报告的格式和内容

  国家核安全局 2010 年 5 月 31 日批准发布

  国家核安全局

  北京

  2010 放射性物品运输容器设计安全评价 (分析)报告的标准格式和内容

  2010年5月31日国家核安全局批准发布

  本导则自2010年5月31日起实施

  本导则由国家核安全局负责解释

  本导则是指导性文件。在实际工作中可以采用不同于本导则的方法和方案,但必须证明所采用的方法和方案至少具有与本导则相同的安全水平。

  前 言

  国家核安全局自1984年10月成立后已陆续发布了一批核安全法规(条例、规定和实施细则)和导则。核安全法规是强制性的法律文件。核安全导则是指导性文件,是法规的说明和补充。核安全法规和导则中规定了核安全监督管理制度,提出了核安全的基本要求以及建议采用的方法和程序,但在实际执行中还需要有更具体的技术上的指导。

  本导则根据我国2004年发布的GB 11806-2004《放射性物质安全运输规程》,以美国核管会管理导则RG 7.9-2005 “STANDARDFORMAT AND CONTENT OF PART 71 APPLICATIONS FOR APPROVAL OFPACKAGES FOR RADIOACTIVE MATERIAL”的第二版为蓝本编译而成。

  本导则包括正文和附件两部分,正文部分为申请者编制一类放射性物品运输容器设计安全评价报告书提供了统一的格式和内容要求;附件I为申请者编制二类放射性物品运输容器设计安全评价报告表提供了统一的格式和内容要求。

  本导则由国家核安全局委托机械科学研究总院核设备安全与可靠性中心负责编译,并通过专家审定。对专家提出的宝贵意见,在此表示感谢。由于编译时间仓促,如有不妥或错误之处,请予指正。

  目 录

  1.概述............................................................................................................................

  1 1.1 引言.................................................................................................................

  1 1.2 货包描述.........................................................................................................

  12.结构评价....................................................................................................................

  1 2.1 结构设计的描述.............................................................................................

  2 2.2 材料.................................................................................................................

  2 2.3 制造和检验.....................................................................................................

  3 2.4 货包的一般要求.............................................................................................

  3 2.5 货包的提升和栓系准则.................................................................................

  4 2.6 正常运输条件.................................................................................................

  4 2.7 运输事故条件.................................................................................................

  6 2.8 钚空运的事故条件.........................................................................................

  9 2.9 易裂变材料货包空运的事故条件.................................................................

  9 2.10 特殊形式.......................................................................................................

  9 2.11 燃料棒...........................................................................................................

  93.热评价........................................................................................................................

  9 3.1 热工设计描述...............................................................................................

  10 3.2 材料性能和部件的技术规范.......................................................................

  10 3.3 正常运输条件下的热评价...........................................................................

  11 3.4 运输事故条件下的热评价...........................................................................

  114.包容..........................................................................................................................

  12 4.1 包容系统的描述...........................................................................................

  12 4.2 正常运输条件下的包容...............................................................................

  12 4.3 运输事故条件下的包容...............................................................................

  13 4.4 B 型货包的泄漏率试验................................................................................

  135.屏蔽评价..................................................................................................................

  13 5.1 屏蔽设计的描述...........................................................................................

  13— i — 5.2 源项描述.......................................................................................................

  14 5.3 屏蔽模型.......................................................................................................

  15 5.4 屏蔽评价.......................................................................................................

  156.临界评价..................................................................................................................

  16 6.1 核临界安全设计描述...................................................................................

  16 6.2 易裂变材料特性参数...................................................................................

  16 6.3 一般问题.......................................................................................................

  16 6.4 单个货包评价...............................................................................................

  17 6.5 正常运输条件下货包阵列评价...................................................................

  17 6.6 运输事故条件下货包阵列评价...................................................................

  17 6.7 易裂变材料空运货包...................................................................................

  18 6.8 基准评价.......................................................................................................

  187.货包操作规程..........................................................................................................

  19 7.1 装载...............................................................................................................

  19 7.2 卸载规程.......................................................................................................

  19 7.3 空货包的运输准备.......................................................................................

  20 7.4 其他规程.......................................................................................................

  208.验收试验和维修大纲..............................................................................................

  20 8.1 验收试验.......................................................................................................

  20 8.2 维修大纲.......................................................................................................

  219.附录..........................................................................................................................

  22附件

  Ⅰ:放射性物品运输容器设计安全评价报告表..............................................

   1.概述

  放射性物品运输容器应结合拟装载的内容物特性进行相关描述。

  本节应对货包进行总体介绍。运输容器和内容物以下统称“货包”

  1.1 引言

  明确货包的使用目的、类型、运输指数和临界安全指数等。

  1.2 货包描述

  1.2.1 运输容器 运输容器的一般描述应包括总体尺寸、重量、包容特征、屏蔽特征、临界控制特征、结构特征、传热特征和标记等信息。

  1.2.2 内容物 指明要运输的放射性物品的特性,应包括放射性物品的名称、最大装载量、化学和物理形态、内容物的位置和结构、最大衰变热等信息。

  1.2.3 钚的特殊要求 对于含钚量超过 0.74TBq20Ci的货包,应明确内容物必须呈固态形式。

  1.2.4 操作部件 对复杂货包系统,应说明货包操作部件,包括各种阀门、连接件、管道、孔口、密封件、包容边界等的简图。

  2.结构评价

  描述、分析和确定对安全重要的运输容器、部件和系统的主要结构设计。另外,应描述货包满足相关法规标准的要求。— 1 — 2.1 结构设计的描述

  2.1.1 概述 确定对货包安全操作起重要作用的主要构件和系统,注明它们在图中的位置,讨论它们的结构设计和性能。

  2.1.2 设计准则 描述作为设计准则的载荷组合和载荷系数。每个设计准则都应说明最大许用应力和应变。描述如何考虑其他结构失效模式,应该包括冲击评价所用准则。明确用于确定材料性质、设计极限,或载荷和应力组合方法的标准规范。

  2.1.3 重量和重心 列表给出重要部件的重量。确定货包的重心和申请书中提到的其他物件的重心,用简图或示意图标出重要部件及确定其重心的参考点。

  2.1.4 货包设计标准规范的确定 确定货包设计、制造、试验、维修和使用中采用的已有标准规范。

  2.2 材料 2.2.1 材料性能和规格 列出结构评价中使用的所有材料的机械性能,包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量、极限应变、泊松比、密度和热膨胀系数等。如果使用减震器,还应包括材料的压缩应力-应变曲线或减震器的力-变形关系。 — 2 — 2.2.2 化学、电化学或其他反应 描述运输容器部件之间或运输容器和内容物之间可能产生的化学、电化学反应或其他反应,以及防止明显反应的方法。

  2.2.3 辐照对材料的影响 描述辐照对运输容器材料的任何老化或损伤效应,包括密封及密封材料、表面涂层、粘合剂和结构材料性能的退化。

  2.3 制造和检验

  2.3.1 制造 、热 描述货包的制造工艺,如装配、定位、焊接及铜焊(钎焊)处理、发泡和灌铅。制造技术要求应满足相应的标准规范并且在工程图纸上清楚地写明。

  2.3.2 检验 描述制造验收的方法和标准。对于没有适用的法规和标准的部件,应在“验收试验和维修程序”中总结检验方法和验收准则。

  2.4 货包的一般要求

  2.4.1 最小货包尺寸 明确货包的最小尺寸,不应小于 10cm。

  2.4.2 防意外开启的指示装置 详细地描述货包封闭系统,包括防意外开启的指示装置和位置等,说明它不可能被误开启。当指示装置完好无损时证明未经授权的人没开启过货包。

  2.4.3 维持封闭— 3 — 详细描述封闭系统组件,以说明它不能被误开启。描述应包括盖子、阀门或在正常运输过程中任何其他必须被封闭的通道。

  2.5 货包的提升和栓系准则

  2.5.1 提升装置 提供表明它们结构和位置的示意图,明确用于提升货包或盖子的所有装置及附件,并通过试验或分析说明这些装置符合国家核安全局认可的相关要求。

  2.5.2 栓系装置 提供表明总体栓系和单独装置的结构和位置示意图,应用试验或分析说明这些装置符合国家核安全局认可的相关要求。确定外力对货包重要部件的影响,包括栓系装置和货包其他表面的影响。

  2.6 正常运输条件 在正常运输条件下,可采用试验或分析或两者结合的方式来进行货包的结构评价。货包结构评价描述中,应清楚地说明已考虑了极限初始试验条件和最大的损坏方向,评价方法适宜且得到正确的应用。评价货包的性能满足《放射性物质安全运输规程》 )中的要求。GB11806-2004(以下简称《规程》 2.6.1 受热 在“热评价”中,应对受热试验所做的热评价进行描述,热评价的结果应作为以下分析中的输入。

  2.6.1.1 压力和温度汇总 汇总热评价(第三章)中确定的所有压力和温度,并运用 于 — 4 —2.6.1.2-2.6.1.4 中的计算。

  2.6.1.2 不均匀热膨胀 提交计算不均匀热膨胀所引起的周向及轴向变形和应力(如果有)的结果。考虑稳态和瞬态条件,计算必须足够全面地论证正常运输条件下货包的完好性。

  2.6.1.3 应力计算 应提供相应的应力计算结果,并标出应力计算点的位置。

  2.6.1.4 与许用应力比较 选择合适的应力组合并同设计准则进行比较,说明满足相关要求。

  2.6.2 受冷 在“热评价”中,应对受冷条件下所做的热评价进行描述。评价受冷条件对货包的影响,包括材料的性能和液体结冻的可能性及这种条件下的铅收缩。确定货包重要部件的温度及其对货包操作的影响。

  2.6.3 外压的减小 评价外压为 25 kPa(绝对压力)时对货包的影响。评价应包括货包内外及包容系统内外的最大压差,并且评价这种条件与最大正常工作压力组合的工况。

  2.6.4 外压的增加 评价外压为 140 kPa(绝对压力)时对货包的影响。评价应包括货包内外及包容系统内外的最大压差,并且评价这种条件与最小内压组合的工况。

  2.6.5 振动 描述正常运输条件下振动对货包的影响。应考虑振动、温度和内压载荷引起的组合应力,必要时应包括疲劳分析。

  2.6.6 喷水试验 说明喷水试验对货包没有明显影响。

  2.6.7 自由下落 评价自由下落对货包的影响。2.7.1 节中的概述也适合这种情况(如适用,注意自由下落试验要在喷水试验之后)。也应说明跌落方向、自由下落与内压、热/冷温度组合的影响和 2.6 节中的其他因素。

  2.6.8 角下落 如适用,评价货包角下落试验对货包的影响。

  2.6.9 堆积试验 除非运输容器的形状能有效地防止堆积,否则应当评价堆积试验对货包的影响。

  2.6.10 贯穿 评价贯穿对货包的影响并明确货包表面最薄弱位置。

  2.7 运输事故条件 说明货包在运输事故条件下符合《规程》的要求,按照下列各段内容论证。 结构评价应按规定的顺序考虑运输事故条件,另外应该考虑脆性断裂,对下面假想事故试验,最低温度为-40℃。 — 6 — 2.7.1 自由下落 评价货包的自由下落试验。必须说明在引起最严重损坏方向下落时货包的性能及结构完好性,包括过重心角下落,有二次撞击的倾斜下落,水平下落和端部下落。还应考虑通过碰撞点的重心方向。不同系统和部件最严重损坏的方向可能不同,因此通常需要考虑几个方向的下落。

  2.7.1.1 端部下落 描述端部下落试验对货包的影响。

  2.7.1.2 水平下落 描述水平下落试验对货包的影响。

  2.7.1.3 顶角下落 描述顶角下落试验对货包的影响。

  2.7.1.4 倾斜下落 描述倾斜下落试验对货包的影响。或提供资料说明端部、水平和顶角下落对安全重要的所有系统和部件的损坏性比该项试验的更大。

  2.7.1.5 结果汇总 描述每种下落试验后货包的状态,货包在每种情况下的损坏程度。

  2.7.2 压碎试验 如适用,描述动态压碎试验对货包的影响。

  2.7.3 击穿 描述击穿对货包的影响,确定并证明已评价最大破坏的方向。

  2.7.4 耐热试验 耐热试验应在力学试验之后进行,并在“热评价”中描述。必须将自由下落、压碎和贯穿对货包造成的任何损坏作为货包耐热试验的初始条件。在确定试验期间或之后货包内最大压力时,应考虑火烧导致的温度上升和由于燃烧和热解导致的气体量增加。评价可能出现在火烧过程中或火烧后的最大热应力。

  2.7.4.1 温度和压力的汇总 总结热评价中确定的所有温度和压力。

  2.7.4.2 应力计算 计算由热梯度、不均匀热膨胀、压力及其他机械载荷引起的应力。

  2.7.4.3 与许用应力的比较 选择合适的应力组合,并将所得应力与评价报告中的设计准则比较。

  2.7.5 水浸没-易裂变材料 如果含有易裂变材料的内容物满足《规程》的要求并且在临界分析中没有假设有水渗入,那么应评价水浸没试验的影响和结果。试验应考虑对已损试样以预期产生最大泄漏的状态浸没在水深至少0.9m 的情况。

  2.7.6 水浸没试验-所有货包 对一个未损试样经受相当于浸没在水深至少 15m 持续 8h 的水压试验所作的评价。出于验证目的,外部表压 150kPa 也认为满足这些条件。

  2.7.7 强化水浸没试验(对内容物大于 10 A2 的 B 型货包及 C型货包) 根据《规程》,对货包在外压为 2MPa,持续时间不小于 1h 条件下进行评价。

  2.7.8 损坏汇总 总结货包在系列事故试验后的状态,概括对安全重要的系统和部件损坏程度及相关的验收准则。

  2.8 钚空运的事故条件 如适用,说明钚空运的事故条件。

  2.9 易裂变材料货包空运的事故条件 如适用,说明易裂变材料货包空运的事故条件。

  2.10 特殊形式 货包的内容物为特殊形式放射性物品,说明内容物满足《规程》中特殊形式放射性物品试验的要求。描述物理和化学形态,如果放射源不是双重密封的直立圆柱状焊接结构,应提供表明密封尺寸、材料、制造方法、无损检验方法的图纸。

  2.11 燃料棒 在“包容”中将燃料棒包壳视为正常或事故试验条件下放射性物品的包容层。提供分析或试验结果说明包壳能够保持机械完好性。

  3.热评价

        描述、讨论、分析和确定对安全重要的运输容器、部件和系统的主要热工设计,并说明货包性能要求的符合情况。

  3.1 热工设计描述 描述对热工重要的设计特性,包括所有的子系统。明确用于热结果评价的准则,概述热分析或试验的重要结果。阐明在热评价中假设的最小和最大衰变热负荷。假设的最大衰变热负荷应与屏蔽和包容分析中假设的源项一致。

  3.1.1 设计特性 描述对货包热性能重要的设计特性,应包括货包结构、材料和机械特性等。

  3.1.2 内容物的衰变热 详细说明内容物的最大衰变热和放射性活度。应说明衰变热的来源,与放射性内容物的最大量相一致。

  3.1.3 温度汇总表 列出在正常运输条件和运输事故条件下影响结构完好性、包容、屏蔽和临界的最高或最低温度的汇总表。

  3.1.4 最大压力汇总表 此汇总表应包括最大正常工作压力和运输事故条件下的最大压力。

  3.2 材料性能和部件的技术.

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