2021乏燃料运输容器结构分析的载荷组合和设计准则

乏燃料运输容器结构分析的载荷组合和设计准则i目 次前 言 ii用围 1范引文件 1语定义 1荷合 3计则 7i乏燃料运输容器结构分析的载荷组合和设计准则适用范围本标准规定了乏燃料运输容器结构分析的载荷组合和设计准则。3000A1（、3000A21×1015Bq本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。GB11806—2019放射性物品安全运输规程术语和定义下列术语和定义适用于本标准。术语3.1.1应力度 stressintensity2（）3.1.2一次力 primarystress3.1.3二次力 secondarystress一次膜力 primarymembranestress实体截面厚度上的平均一次法向应力。3.1.5一次曲力 primarybendingstress沿实体截面厚度线性分布的一次法向应力分量。13.1.6交变力度 alternatingstressintensityS（i和下

、S'和S'和S

alt

12 ) （1）) （2）) （3）式中：

σ1、σ2σ3

' '、S和S、S和S

是应力差。注：当循环中主应力方向发生变化时，需要通过先计算应力分量的差值，再通过分量差值计算主应力及应力强度。3.1.7疲劳 fatigue3.1.8安定性 shakedown3.1.9包容界 containmentboundary注：乏燃料运输容器的包容边界金属部分一般包括：内筒体、一次密封盖、贯穿件密封盖和连接螺栓等。3.1.10临界全关件 criticalitysafetycomponents在运输过程中，除包容边界以外的对容器临界安全可产生影响的部件。3.1.11其他全关件 othersafetycomponents除包容边界和临界安全相关部件以外，实现运输容器其他安全相关功能的所有结构部件。注：二次密封结构及其螺栓、提升装置（提升耳轴）等。3.1.12包装 packaging一个或多个容器以及容器中起到包容和其他安全功能所需的任何其他部件或材料。3.1.13货包 package提交运输的包装与其放射性内容物的统称。符号Salt——交变应力强度，MPa；2Sa——交变应力强度分量的许用幅值，MPa；Sm——设计应力强度，取1/3Su和2/3Sy中的较小者，MPa；Sn——一次加二次应力强度，MPa；Sy——对应温度下材料的屈服强度，MPa；Su——对应温度下材料的抗拉强度，MPa；A1、A2——放射性核素限值（依据GB11806—2019中的规定）。载荷组合本标准根据GB11806—2019要求的不同条件下结构分析所需要考虑的载荷，按照最不利情况叠加，给出了容器在初始条件、正常运输条件和运输事故条件下的载荷组合方式，详见表1。一般要求-40℃+38GB11806—2019-40+38GB11806—2019容器内压主要取决于以下几个因素：容器内回充惰性气体的压力，容器温度变化以及乏燃料（注1：装配是指容器主要部件的组装：包括内筒体、γ屏蔽层、外筒体等，但不包括单个部件的制造。等引起的残余应力。3表1 正运和输故条件下荷合总表初始条件环境温度日照衰变热内压b装配应力c-40℃+38℃最大值a0最大值0最大值最小值正常运输条件（单独分析）受热（+38℃）√√√√受冷（-40℃）√√√√外压增加（绝压140kPa）√√√√√外压减小（绝压60kPa）√√√√√振动和冲击d√√√√√√√√√自由下落试验√√√√√√√√√堆积√√√√√√√√√贯穿（1m落棒）√√√√√√√√√运输事故条件（依次施加）自由下落试验Ⅰ√√√√√√√√√自由下落试验Ⅱ√√√√√√√√√耐热试验e√√√√√运输事故条件（500kg1000kg/m3，1000A2，且不是特殊形式放射性物品）自由下落试验Ⅱ√√√√√√√√√自由下落试验Ⅲ√√√√√√√√√耐热试验e√√√√√运输事故条件（单独分析）水浸没√√√√√强化水浸没（如需）f√√√√√a4.2.3节。b4.2.4c4.2.5节。d4.3.6e评价应在试样暴露在热环境30min以及火焰熄灭后的稳定状态进行。f针对装有放射性活度大于105A2的放射性内容物的货包。一般要求正常运输条件下的载荷应依据4.2节中规定的初始条件按照表1进行组合。在对乏燃料运输容器进4行结构分析时，以下载荷应单独考虑，不需相互叠加。受热应考虑容器在环境温度为+38℃的静止空气和GB11806—2019中规定的太阳曝晒的条件。如运输容器具有机械辅助冷却系统，在受热条件下结构评价时应认为该系统失效。受冷-40外压增加应评价在外压增加至140kPa时对容器结构的影响。外压减小应评价在外压降低至60kPa时对容器结构的影响。1堆积24h5倍；13kPa贯穿3.26kg1。自由下落25对容器造成最大破坏的位置，试验用靶应满足4.3.9.1规定的要求。同时应考虑容器内容物重量最大和最小时对冲击的影响。表2 正运条下包自下高度货包质量/kg自由下落高度/m货包质量<50001.25000≤货包质量<100000.910000≤货包质量<150000.6货包质量≥150000.3一般要求运输事故条件下的载荷应依据4.2节中规定的初始条件按照表1进行组合。在对乏燃料运输容器进4.4.24.4.5、94.3.9.11（15±0.5）cm20cm6mm4.3.9.1500kg9m1m×1m6靶应满足4.3.9.1规定的要求。GB11806—20194规定的太阳曝晒条件下，在环境温度为+386耐热试验包括：300.800℃，0.8GB11806—20194规定的太阳曝晒条件下，暴露在+38℃环境温度中足够长的时间，以保证试样各部位的温度15m8150kPa105A2200m12MPaSmSalt循环载荷不超过106循环时，可使用标准规范中的设计疲劳曲线。当载荷超过106循环时，应Sa7SaltSn3Sm2Salt3Sm限值的情况（：正常运输条件下的应力范围产生的应力强度Sn3Sm； 用于设计疲劳曲线的SaKe。通常：Ke=1.0,Sn≤3Sm

（4）eK=1.0+e

(

m m

＜S＜3mS

（5）1Ke=n,Sn

m≥m

（6）Salt和Sa分别为交变应力强度和交变应力强度分量的许用幅值；不同材料类别的材料性能参数值m和n值详见表3。0.8。度值应不大于Sy2/3SySy表3 不材类的料性参值m和nmn最高温度/℃低合金钢2.00.2371马氏体不锈钢2.00.2371碳钢3.00.2371奥氏体不锈钢1.70.3427镍-铬-铁合金1.70.342782.4Sm0.7Su3.6SmSu0.42Su。5%Sy0.7SuSu。无论正常运输条件或运输事故条件下，包容边界结构都不应发生屈曲。在设计外形尺寸和载210Sa（4。Sm1.