Требования к упаковкам радиоактивных материалов и их испытания

Требования к упаковкам радиоактивных материалов и их испытания

Правила перевозки предусматривают ряд испытаний и требований, относительно конструкции  и эксплуатации упаковки в нормальных условиях и в аварийных ситуациях. Следует иметь в виду, что к транспортировке делящегося материала и  гексафторида урана  предъявляются специальные требования, но в этом модуле они не рассматриваются.

3.4.1 Общие требования

По Правилам перевозки все упаковки (освобожденные, промышленные, типов A, B и C) должны отвечать ряду установленных требований. Общие требования относятся к физическим свойствам упаковки (масса, объем, форма и вес), легкости ее очистки при дезактивации, способности выдерживать вибрации и противостоять колебаниям температур.

1.4.2       Испытания для подтверждения способности выдержать нормальные условия перевозки

Чтобы убедиться, что специальная конструкция упаковки делает ее пригодной для транспортировки радиоактивных материалов, Правила перевозки предусматривают ряд испытаний в условиях, которые могут иметь место при традиционных перевозках.  После этого каждая конструкция должна пройти испытания, предписанные для соответствующего типа упаковок.

Так как освобожденные упаковки не рассчитаны на удержание своего содержимого даже после незначительных инцидентов, специальных испытаний для этого типа упаковки не предусмотрено. Это относится также к промышленным  упаковкам типа ПУ-1. Однако конструкции всех других  упаковок (ПУ -2, ПУ -3, тип A, тип B и тип С) должны пройти испытания на устойчивость при  незначительных инцидентах, и, кроме того, испытания, предписанные соответственно для каждого типа установок.   Требования предусматривают четыре вида основных  испытаний:

- испытание обрызгиванием водой, заключающееся в том, что образец упаковки обрызгивается водой в условиях, имитирующих пребывание упаковки в течение не менее одного часа  под дождем с интенсивностью примерно 5 см в час;

- испытание на свободное падение, которое заключается в сбрасывании образца упаковки на твердую поверхность с различной высоты (от 0,3 до 1,2 метров), что имитирует  падение при ручном перемещении упаковки;

- испытание на укладку штабелем, во время которого образец подвергается в течение 24 часов сжатию с усилием, эквивалентным пятикратной массе данной упаковки. При этом имитируются  условия  штабелирования грузов при перевозках;

- испытание на глубину разрушения, при котором на образец упаковки с высоты  1 метра сбрасывается стержень массой 6 кг таким образом, чтобы, в случае, если он пробьет упаковку, ударить по системе защитной оболочки.

Требования по прочности для промышленных упаковок класса  ПУ-2 таковы, что упаковка должна проходить только два вида испытаний — на укладку штабелем и глубину разрушения. Однако для промышленных упаковок типа ПУ-3, которые при незначительных  инцидентах должны удерживать радиоактивное содержимое, требуются проведение всех четырех испытаний.

Поскольку упаковки типа А также должны удерживать содержимое (при нормальных условиях транспортировки), они должны проходить  все четыре типа испытаний, и, кроме того, более жесткое испытание на глубину разрушения  (высота 1.7 метра) в случае,  если упаковка предназначена для перевозки жидких или газообразных материалов.

Упаковки типа B и C должны сохранять целостность даже в условиях серьезных аварий. Поэтому для них требуется проведение всех описанных выше четырех испытаний и, кроме того,  дополнительных — более жестких испытаний.

3.4.3  Испытания для проверки способности выдержать аварийные условия перевозки

Поскольку для освобожденных и промышленных  упаковок допускается  не удерживать содержимое в аварийных условиях, для них требуются только четыре основных испытания,  как указано выше. Для упаковок типа А дополнительные испытания на предмет аварийной ситуации также не требуются, кроме случаев, когда они предназначены для перевозки газов или жидкостей. В последнем случае  требуется более жесткое испытание  на свободное падение (высота 9 метров).

Упаковки типа В должны сохранять герметичность и защитную оболочку даже в случае серьезной аварии. Так как упаковки не рассчитаны на противостояние более чем одной аварии, образцы подвергаются суммарному воздействию испытаний в определенной последовательности. Испытания на механическую прочность тяжелых упаковок с высокой плотностью  состоят из различных испытаний на падение. Они обычно включают падение образца с высоты 9 метров на плоскую поверхность, а  затем – с высоты 1 метра на штырь, изготовленный из мягкой стали. Для упаковок, изготовленных из материалов  с небольшой плотностью, механические испытания включают испытание на падение с высоты 9 м, за которым следует испытание на динамическое разрушение. Оно состоит в падении на образец  пластины из мягкой стали массой 500 кг  с высоты 9 метров.

Упаковки типа В также подлежат тепловым испытаниям (при которых образец  помещается в с тепловую среду с температурой не ниже
800° C не менее, чем на 30 минут) и испытаниям погружением в воду (при которых образец погружается в воду на глубину 15 метров не менее чем на 8 часов).  Кроме того,  упаковки типа B, предназначенные для перевозки  активностей более 105А2, должны пройти усиленное испытание  погружением в воду  (на глубине 200 метров в течение не менее одного часа).

Для упаковок типа C предусматриваются те же испытания, что и для упаковок типа В, но условия теплового испытания и испытания погружением в воду ужесточаются (в зависимости от активности содержимого упаковки). В первом случае время испытания продлевается с 30 до 60 минут,  во втором  — испытание проходит в условиях, описанных выше для упаковок типа В с высокоактивным содержимым (погружение на 200 метров в течение не менее 1 часа). Упаковки типа С должны также пройти дополнительные испытания: на столкновение при скорости 90 м/сек и прокол/разрыв (падение на упаковку стального бура с высоты 3 метров).

3.4.4  Требования для допуска упаковок к эксплуатации

Все упаковки должны отвечать общим требованиям, предъявляемым к их конструкции, но оценка результатов испытаний зависит от типа упаковки. После каждого из испытаний должно быть установлено, продолжает ли целостность системы герметичности и биологической защиты удовлетворять требованиям, предъявляемым к типу испытываемой упаковки. Все неисправности и повреждения должны быть выявлены и зафиксированы документально. Правила перевозки содержат следующие критерии оценки результатов испытаний для каждого типа упаковки.

  • Для упаковок ПУ-2, ПУ-3 и типа A испытания должны демонстрировать отсутствие утечки или рассеивания радиоактивного содержимого и сохранение системы защиты таким образом,  что после испытаний повышение уровня излучения на любом участке внешней поверхности не превышает 20%.
  • Для упаковок типа В утечка радиоактивного материала не должна превышать 10-6 А2 в час.
  • Для упаковок типа С скорость утечки радиоактивного содержимого не должна быть выше, чем А2 (для Криптона-85 — 10хА2) в неделю, а уровень излучения на расстоянии 1 метра от поверхности не должен превышать 10 мЗв/час  при максимальной заполненности упаковки.

 

3.4.5  Краткое изложение требований

Краткое изложение требований по каждому типу упаковки представлено в таблице 10.

Таблица 10

Краткое изложение требований по каждому типу упаковки

Испытание Освобож-денные Промышленные Тип

A

Тип

B

Тип

C

    ПУ-1 ПУ-2 ПУ-3      
Общие требования:

 

подъем, укладка, вибрация, легкость дезактивации и т.д.

 

 

 

Ö

 

 

Ö

 

 

Ö

 

 

Ö

 

 

Ö

 

 

Ö

 

 

Ö

Нормальные условия:

 

обрызгивание водой

 

свободное падение

 

штабелирование,

 

глубина разрушения при падении штыря с :

1.0 m

 

1.7 m

 

 

 

     

 

 

 

 

 

Ö

 

 

 

Ö

 

 

Ö

 

Ö

 

Ö

 

 

 

Ö

 

 

Ö

 

Ö

 

Ö

 

 

 

Ö

 

ЖГ

 

 

Ö

 

Ö

 

Ö

 

 

 

Ö

 

 

 

Ö

 

Ö

 

Ö

 

 

 

Ö

 

Аварийные условия:

 

9.0 м падение

 

1.0 м прокол

 

9.0 m разрушение

 

Тепловые испытания:

8000C — 30 мин

 

8000C — 60 мин

 

испытание погружением:

15 м — 8 часов

 

200 м — 1 час

 

удар

 

испытания на прокол/разрыв

 

         

 

ЖГ

 

 

HHD

 

Ö

 

LLD

 

 

Ö

 

 

 

 

 

Ö

 

HAP

 

 

 

HHD

 

Ö

 

LLD

 

 

 

 

Ö

 

 

 

 

 

Ö

 

Ö

 

Ö

Обозначения

ЖГ = только для газообразного и жидкого материала

HHD = только для тяжелых упаковок из материалов с большой удельной плотностью

LLD = только для легких упаковок из материалов с небольшой удельной плотностью

HAP = только для упаковок с высокоактивным содержимым (>105A2)