《放射性物品運(yùn)輸容器耐熱試驗(yàn)指南（征求意見稿）》編制說明

1《放射性物品運(yùn)輸容器耐熱試驗(yàn)指南（征求意見稿）》編制說明1項(xiàng)目背景2022年，編制組根據(jù)國家核安全局任務(wù)安排，對國內(nèi)外放射性物品運(yùn)輸容22標(biāo)準(zhǔn)編制的必要性分析3國內(nèi)外相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對耐熱試驗(yàn)的管理要求330分鐘，即其提供的熱流密度至少相當(dāng)于在完全靜止焰的熱流密度，給出的最小平均火焰發(fā)射率為0.9，平均溫度至少為800℃,試GB11806標(biāo)準(zhǔn)修改采用了國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）SpecificSafety4易裂變材料在運(yùn)輸事故條件下貨包陣列的評定時，應(yīng)經(jīng)受耐熱試驗(yàn)。依據(jù)GB（4）C型貨包評定時，應(yīng)經(jīng)受強(qiáng)化耐熱試驗(yàn)。該試驗(yàn)美國核管理委員會發(fā)布的聯(lián)邦法規(guī)10CFR71“放射性廢物的貨包和運(yùn)輸”10CFR71.75(b)4)中規(guī)定，特殊形式放射性物質(zhì)的鑒定，須經(jīng)受耐熱試驗(yàn)。試樣必須在空氣中加熱至不低于800℃（1475℉)的溫度，在該溫度下保持105（c4）中的耐熱試驗(yàn)，但試驗(yàn)持續(xù)時間必須為60對于燃料的位置和方向必須是在系列測試結(jié)束時預(yù)計會造成最大損壞的位置和冷卻或通過噴水冷卻，以便在系列試驗(yàn)結(jié)束時造成貨包最大損壞。3.4國內(nèi)外法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對耐熱試驗(yàn)要求的對比表3.4-1匯總了國內(nèi)外主要法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對耐熱試驗(yàn)要求，可以看出我國表3.4-1國內(nèi)外主要法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范放射性物質(zhì)類美國10CFR71耐特殊形式放射低彌散放射性\6條包條\\\4國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)情況4.1美國ASTME2230-22《放射性材料B型貨包的熱鑒定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)規(guī)程》4.1.1適用范圍4.1.2實(shí)踐總結(jié)7（3）規(guī)定的耐熱試驗(yàn)旨在模擬油罐車或類似車輛上大量碳?xì)淙剂闲孤┑那橄嗷オ?dú)立的，這意味著它們可以涵蓋卡車和鐵路等多種貨包運(yùn)4.1.3主要關(guān)注點(diǎn)報告應(yīng)包含在根據(jù)核管理委員會（NRC）管理導(dǎo)則RG7.9中所述格式編制的（2）第71.73部分或IAEATS-R-1第味著，乍一看似乎是火焰或加熱爐溫度規(guī)范，實(shí)際上是測試時應(yīng)牢記這一點(diǎn)。Siegel和Howell為代表對露天池火耐燒試驗(yàn)中8（4）800℃下流動空氣的對流傳熱也應(yīng)包括在分析中。對流相關(guān)性的選擇燃燒氣體的典型流速在1到10局部可觀察到高達(dá)400kW/m2的熱通量。局部熱通量值計人員在設(shè)計和測試過程中應(yīng)牢記假想事故和實(shí)際測試條件之間可能存在的差94.1.4程序①通過分析對放射性物質(zhì)運(yùn)輸貨包進(jìn)行熱鑒定的目的是確保內(nèi)②通常通過分析確定貨包表面溫度和整個貨包在正常運(yùn)輸條件下和熱事故制造放射性材料貨包實(shí)際樣機(jī)的情況下，通過分析進(jìn)行鑒定進(jìn)行基準(zhǔn)測試。此外，用于確定貨包熱學(xué)分析的局限性包燃燒。深桶（約0.7m）提供足夠的水來維持恒定的燃料溫度，這有助于在火燒試驗(yàn)期間保持恒定的燃料消耗率。使用不銹鋼支架將貨包固定在油池上方所需的高度。在整個水池中放置支撐結(jié)構(gòu)以支持可能包括熱電偶、熱量計、熱通量計和氣體速度探測器的耐熱試驗(yàn)儀器。該儀器的響應(yīng)用于提供已滿足所需熱環(huán)境的證據(jù)。油池外側(cè)的金屬板側(cè)坡道和烤架上的金屬裙板提供火焰穩(wěn)定性。這些是必要的，因?yàn)槿剂媳砻嫔戏降娜剂险羝瓤諝庵?，并且會被速度非常低的氣流置換。將油池圍在一個6米高的防風(fēng)圍欄內(nèi)，可以最大限度地減少風(fēng)的影響。圖4.1.4-1符合法規(guī)要求的池式耐熱試驗(yàn)裝置③池火耐熱試驗(yàn)的目的是使原型貨包處于能夠代表運(yùn)輸事故火燒試驗(yàn)條件的環(huán)境中。這里考慮了兩種不同的環(huán)境。存在法規(guī)中描述的假設(shè)事故條件或碳?xì)浠衔锘馃囼?yàn)環(huán)境，以及在無風(fēng)條件下在燃燒液態(tài)碳?xì)浠衔锶剂铣厣戏?米處形成的實(shí)際池火環(huán)境。設(shè)計用于承受規(guī)定的碳?xì)浠衔锘馃囼?yàn)的貨包認(rèn)為可以在運(yùn)輸事故中安全運(yùn)行。實(shí)際的池火環(huán)境是測試貨包的便捷方式，通常與下面討論的假設(shè)事故條件有很大不同。④法規(guī)中規(guī)定的假設(shè)事故條件環(huán)境通常簡化為貨包表面吸收的熱通量隨貨包表面溫度變化的函數(shù)。經(jīng)受碳?xì)浠衔锘馃囼?yàn)的貨包表面在任意時刻的熱平衡由下式給出：4須重新進(jìn)行測試，這需要重復(fù)整個貨包測試①B類運(yùn)輸貨包的假設(shè)事故條件(HAC)熱測試的要(4)輻射耐熱測試的優(yōu)點(diǎn)與局限性由電力驅(qū)動的螺旋纏繞鎢絲制成。每盞燈長約30厘米，直徑約10毫米(長12英寸，直徑3/8英寸)。通常，這些燈的陣列形成燈板，如圖4.1.4-2所示。燈板放置在不銹鋼或鉻鎳鐵合金外殼的前面，如圖4.1.4度升至“火焰溫度”,依據(jù)10CFR71規(guī)定，火焰溫度為800℃(1475F)。然后將外殼穩(wěn)定在800℃(1475F),持續(xù)適當(dāng)?shù)臅r間，例如30分鐘，如圖4.1.4-4圖4.1.4-3典型輻射熱陣列的總體平面圖外殼平均溫度外殼平均溫度溫度T圖4.1.4-4外殼溫度-時間曲線③當(dāng)人們注意到傳統(tǒng)池火耐熱試驗(yàn)的局限性(參見4.1.4(2)條)時，輻射熱測試的好處就顯而易見了。在池火耐熱試驗(yàn)中，將貨包暴露在吞沒的池火中30發(fā)射率系數(shù)至少為0.9,平均火焰溫度至少為800℃(1475F),持續(xù)30分鐘，或任何其他向貨包提供等效的總熱輸入并保證熱測試平均環(huán)境用人工冷卻，并且必須允許建造材料繼續(xù)燃燒，直到自然終止”。），使在初始固化后發(fā)射率仍然很高（約0.85但均勻，因此熱源在任何需要的溫度下都是穩(wěn)定的（例如800℃(1475℉)。通過⑤控制測試對象頂部和底部的熱流是輻射熱測試中的一個重要考慮因素。⑥輻射熱測試對于希望獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以與熱模型預(yù)測進(jìn)行比較的情況特別4.1.5報告包括在測試期間所做的任何觀察和對測試期間遇到的任何困難的評論。所有測f.貨包的完整描述，包括類型、形式、基p.參考已批準(zhǔn)的質(zhì)量保證程序。耐熱試驗(yàn)是美國聯(lián)邦法規(guī)10CFR71.73(c）規(guī)定的驗(yàn)證貨包經(jīng)受事故能力的4.2.2試驗(yàn)方案4.2.3試驗(yàn)條件貨包的初始條件能對熱試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生顯著的影響。這樣，必須創(chuàng)造滿足析必須使用介于－29℃~+38℃間的環(huán)境溫度，該溫度對貨包是最不利的條件。是最不利條件，即較低的壓力可能導(dǎo)致較大的10CFR71要求在對貨包實(shí)施耐熱試驗(yàn)前在同一試驗(yàn)貨包上相繼做下落（或4.2.4測量如果實(shí)際可行，在熱試驗(yàn)期間應(yīng)測量包容系統(tǒng)20攝影方法應(yīng)用于記錄試驗(yàn)事件、條件和結(jié)果。錄像記錄應(yīng)涵蓋4.2.5驗(yàn)收評價4.2.6試驗(yàn)報告4.3國標(biāo)GB/T9978.1建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法第1部分：通用要求樓板、屋面、梁或柱）在標(biāo)準(zhǔn)受火條件下確定其耐火性能的試驗(yàn)21外罩耐熱不銹鋼套管或耐熱瓷套管，中間填裝耐熱材料,其熱端伸出套管的長度低彌散放射性物品或者其它類型貨包，兩文件中未作出明確規(guī)定。運(yùn)輸容器，二者差距甚大。可借鑒的地方為熱電偶、爐內(nèi)壓力測量探頭等儀器。5標(biāo)準(zhǔn)編制的基本原則和技術(shù)路線22（3）UCRL-ID-110445《放射性物質(zhì)運(yùn)輸貨包熱試驗(yàn)指南》包括根據(jù)10CFR71.73(c)計劃和執(zhí)行實(shí)際耐熱試驗(yàn)的一般操作指南，但未規(guī)定詳細(xì)的操作性”標(biāo)準(zhǔn)組織，其制定的材料、產(chǎn)品、系統(tǒng)、和服務(wù)試驗(yàn)?法和程序標(biāo)準(zhǔn)是美國航空航天與國防?業(yè)最重要的參考標(biāo)準(zhǔn)，美國ASME（4）本標(biāo)準(zhǔn)制訂相關(guān)條款與現(xiàn)已生效的其他6標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)的正文共包括十個章節(jié)，分別為：范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、GB11806中對耐熱試驗(yàn)的要求、試驗(yàn)條件、耐熱試驗(yàn)鑒定方法及適用條件、試驗(yàn)裝置及測試儀器儀表、試驗(yàn)過程、驗(yàn)收準(zhǔn)則、試驗(yàn)報告以及附錄A，各章節(jié)的布局考慮與依據(jù)情況如下：6.1.1總體框架與依據(jù)第6章綜合了法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)要求，具體如下：6.1條大氣環(huán)境條件綜合了GB輸條件參考了UCRL-ID-110445第3.1條；6.3條初始條件參考了UCRL-ID-11042326第728.5條至第728.38條、UCRL-ID-110445以及部分國內(nèi)運(yùn)輸容器耐熱試驗(yàn)規(guī)程的要求；標(biāo)準(zhǔn)第8章明確了試驗(yàn)過程要求；標(biāo)準(zhǔn)第9章綜合GB11806的規(guī)定與UCRL-ID-110445第5章的要求明確了驗(yàn)收準(zhǔn)則；標(biāo)準(zhǔn)第10章明確試驗(yàn)報告應(yīng)包含6.1.2刪除質(zhì)量保證內(nèi)容考慮到質(zhì)保的內(nèi)容可在試驗(yàn)單位質(zhì)量保證大綱中規(guī)定，不在此贅述，故刪除ASTM2230-22中有關(guān)質(zhì)量保證的內(nèi)容。6.2標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)內(nèi)容編制說明6.2.1范圍6.2.2規(guī)范性引用文件本標(biāo)準(zhǔn)第2章為規(guī)范性引用文件，引用了以下標(biāo)24（4）JJF1637廉金屬熱電偶校準(zhǔn)規(guī)范：本規(guī)范適用于測量范圍-40℃~“灰體”定義為在熱輻射分析中，單色吸收率與波長無關(guān)的物體稱為灰體。熱福射，其主要波長段位于紅外線范圍內(nèi)(絕大部分能量位于0.76～10um之f25溫下裂解時產(chǎn)生炭黑粒子，在燃燒器的根部火焰發(fā)焦炭粒子在燃盡后形成灰粒。焦炭粒子輻射強(qiáng)烈,灰粒也有一定的輻射能力。在半發(fā)光火焰中，水蒸氣、二氧化碳等輻射性氣體也是存在的，但不起主要作用。在現(xiàn)行鍋爐熱工計算中，對火焰輻射計算做了如下的簡化假定:1）由于火焰的主要輻射成分是輻射光譜連續(xù)的固體微拉，所以近似地把火3）假定火焰發(fā)射率εf可以套用氣體發(fā)射率26p為煙氣總壓力，單位為bar；L為平均射線行程，單位為m；本標(biāo)準(zhǔn)第4章主要介紹耐熱試驗(yàn)的目的，是為了驗(yàn)證放射性物品運(yùn)輸容器經(jīng)受《放射性物品安全運(yùn)輸規(guī)程》（GB11806）規(guī)定的運(yùn)輸事故條件下耐熱試驗(yàn)后的安全性能。℉)至38℃（100℉)范圍內(nèi)”基礎(chǔ)上，依據(jù)GB11806與SSR-6的要求，修改輸要求包括最高氣溫38℃（100℉)、日曬和-40℃（-40℉)的低溫”，因此修改27等要求，對應(yīng)ASTME2230第7.2條至第7.第7.3.2.2條的要求，即爐式耐熱試驗(yàn)裝置的內(nèi)表面