Расчетно-экспериментальные исследования узла герметизации контейнера для транспортирования облученного ядерного топлива

22.06.2023 2023 - №02 Актуальные проблемы ядерной энергетики

А.З. Гаязов О.З. Гаязов В.Ю. Козлов С.В. Павлов А.А. Самсонов

https://doi.org/10.26583/npe.2023.2.07

Одним из показателей безопасности контейнера для транспортирования облученного ядерного топлива является сохранение его герметичности, которая обеспечивается целостностью его корпуса и герметичностью разъемных соединений при нормальных и аварийных условиях транспортирования.

Разрабатываемый контейнер имеет в дне цилиндрическую технологическую проходку, которая герметизируется специальной заглушкой с уплотнением радиального типа, состоящего из двух уплотняющих резиновых колец. Обоснование конструкции данного узла герметизации контейнера выполнялось расчетным способом с помощью программного комплекса ANSYS LS-DYNA. В частности, рассчитывались деформации элементов контейнера при его падении узлом герметизации на вертикальный штырь с высоты 1 м. По характеру и величине этих деформаций делался вывод о герметичности данного соединения. Для подтверждения адекватности результатов расчетов были выполнены компьютерное моделирование и натурные испытания уменьшенного в 2,5 раза макета контейнера при падении на штырь с высоты 1 м. Близость расчетных и экспериментальных данных по величинам ускорения (перегрузок) при соударении макета со штырем и по величинам пластических деформаций основных элементов узла герметизации проходки в днище макета контейнера доказывает адекватность разработанной числовой модели контейнера и эффективность моделирования с помощью многоцелевой программы LS-DYNA. Расчеты показали, что пластические деформации в области проходки приводят к уменьшению силы обжатия стенками проходки внутреннего уплотняющего резинового кольца, что вызывает потерю герметичности внутреннего радиального уплотнения. При этом наружное уплотнение сохраняет герметичность и тем самым обеспечивает герметичность макета контейнера. Результаты натурных испытаний подтвердили сохранение герметичности макета контейнера.

Ссылки

1. НП-053-16. Федеральные нормы и правила в области использования атомной энергии. Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов. Электронный ресурс: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/1cf/4293748284.pdf (дата доступа 10.01.2023).
2. SSR-6. Правила безопасной перевозки радиоактивных материалов. Конкретные требования безопасности. Электронный ресурс: https://www.iaea.org/ru/publications/13487/pravila-bezopasnoy-perevozki-radioaktivnyh-materialov (дата доступа 10.01.2023).
3. ГОСТ Р 51964-2002. Упаковки отработавшего ядерного топлива. Типы и основные параметры. Электронный ресурс: https://ohranatruda.ru/upload/iblock/ecf/4294816146.pdf (дата доступа 10.01.2023).
4. ПБЯ-06-09-2016. Правила ядерной безопасности при хранении и транспортировании ядерных делящихся материалов. Электронный ресурс: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293746/4293746881.pdf (дата доступа 10.01.2023).
5. СанПиН 2.6.1.1281-03. Санитарные правила по радиационной безопасности персонала и населения при транспортировании радиоактивных материалов (веществ). Электронный ресурс: https://base.garant.ru/4179203/ (дата доступа 10.01.2023).
6. СП 2.6.1.2612-10. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). Электронный ресурс: https://orfi.ru/files/doc/uchcenter/osporb_2612612-10.pdf (дата доступа 10.01.2023).
7. РБ 039-07. Справочный материал к Правилам безопасности при транспортировании радиоактивных материалов. Электронный ресурс: https://gosthelp.ru/text/RB03907Obespecheniebezopa.html (дата доступа 10.01.2023).
8. ГОСТ 9833-73. Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств. Электронный ресурс: https://rags.ru/gosts/gost/36935/ (дата доступа 10.01.2023).
9. ТУ 2531-002-28943826-2009. Изделия резинотехнические для оборудования атомной энергетики. Технические условия. – М. ООО НПФ «Реатэн», 2009. – 48 с.
10. ГОСТ 5632-2014. Стали высоколегированные и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. Электронный ресурс: https://kontinental.ru/upload/gost/gost%205632-2014.pdf (дата доступа 10.01.2023).
11. ГОСТ Р 50.05.01-2018. Система оценки соответствия в области использования атомной энергии. Оценка соответствия в форме контроля. Унифицированные методики контроля герметичности газовыми и жидкостными методами. Электронный ресурс: https://files.stroyinf.ru/Data2/1/4293739/4293739651.pdf (дата доступа 10.01.2023).
12. Программный комплекс LS-DYNA (CD-ROM). – Livermore Software Technology Corp. (240 файлов).
13. Аттестационный паспорт программного средства №394 от 14.07.2016. Программное средство: ANSYS LS-DYNA. / Выдан Федеральным бюджетным учреждением «Научно-технический центр по ядерной и радиационной безопасности». Москва.
14. Барулина М.А. Использование ANSYS Workbench для работы с геометрическими моделями. – М.: Эдитус, 2012. - 316 с.
15. ПНАЭ Г-7-002-86. Нормы расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок. Электронный ресурс: http://vol-nrs.gosnadzor.ru/about/documents/%D0%9F%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D1%8C%20%D0%B4%D0%B5%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D1%83%D1%8E%D1%89%D0%B8%D1%85%20%D0%A4%D0%9D%D0%9F/%D0%A4%D0%9D%D0%9F%201-20/%D0%9F%D0%9D%D0%90%D0%AD%20%D0%93-7002-86.pdf (дата доступа 10.01.2023).
16. Банкина О.С., Дзюба A.C., Хватан A.M. Метод построения диаграмм деформирования «S-E» по справочным механическим характеристикам материала // Труды ЦАГИ. – 2000. – № 2639. – С. 36-38.
17. Физические свойства сталей и сплавов, применяемых в энергетике. Справочник. /Под ред. Б.Е. Неймарка. –. М.: Энергия, 1967.
18. Хорошкина Г.П., Михайлов Н.Я., Учаев А.А. Физико-механические свойства конструкционных материалов и некоторые современные методы их исследования. Справочное пособие. – М.: ЦНИИАтомИнформ, 1982.
19. ГОСТ 380-2005. Сталь углеродистая обыкновенного качества. Марки. Электронный ресурс: https://internet-law.ru/gosts/gost/5550/ (дата доступа 10.01.2023).
20. Акселерометры серии 350. Свидетельство об утверждении типа средств измерений № 62537. ФБУ «Ростест-Москва», 2015.

контейнер герметичность испытания численное моделирование узел герметизации деформации уплотнение

Ссылка для цитирования статьи: Гаязов А.З., Гаязов О.З., Козлов В.Ю., Павлов С.В., Самсонов А.А. Расчетно-экспериментальные исследования узла герметизации контейнера для транспортирования облученного ядерного топлива. // Известия вузов. Ядерная энергетика. – 2023. – № 2. – С. 81-92. DOI: https://doi.org/10.26583/npe.2023.2.07 .