3. Испытания радиоактивных материалов, транспортных упаковочных комплектов и упаковок
3.1. Общие положения
3.1.1. Соответствие радиоактивных материалов, упаковочных комплектов и упаковок требованиям, содержащимся в разделе 2, может подтверждаться любым из методов, приведенных ниже, или их сочетанием:
а) проведение испытаний на образцах, представляющих материал НУА-III, или радиоактивный материал особого вида, или радиоактивный материал с низкой способностью к рассеянию, либо на прототипах или моделях упаковочных комплектов, когда содержимое образца или упаковочного комплекта для испытаний должно как можно более точно имитировать ожидаемый диапазон характеристик радиоактивного содержимого, а испытываемый образец или упаковочный комплект должны быть подготовлены в том виде, в каком они представляются к перевозке;
б) ссылка на предыдущее удовлетворительное подтверждение аналогичного характера.;
в) проведение испытаний на моделях такого масштаба, снабженного элементами, важными для испытываемого образца, если из технического опыта следует, что результаты таких испытаний приемлемы для инструкторских целей. При применении масштабных моделей должна учитываться необходимость корректировки определенных параметров испытаний, таких, как диаметр пробойника или нагрузка сжатия;
г) расчет или обоснованная аргументация в случаях, когда надежность или консервативность расчетных методов и параметров общепризнанна.
3.1.2. Подтверждение соответствия радиоактивных материалов, упаковочных комплектов и упаковок требованиям раздела 2, которые не охватываются испытаниями, приведенными в настоящем разделе (например, способность выдерживать вибрационные нагрузки, нагрузки при перемещении (подъеме) рывком, тепловой режим упаковки при нормальных условиях перевозки, проверка герметичности, оценка радиолиза и др.), осуществляется в соответствии с действующей в Российской Федерации нормативной документацией. При отсутствии необходимой нормативной документации применяются общие положения, изложенные в пункте 3.1.1
3.1.3. Головной образец упаковочных комплектов для транспортирования отработавшего ядерного топлива должен пройти приемочные испытания на использование по прямому назначению.
3.1.4 Мишень для испытаний на столкновение, на удар при свободном падении, механическое повреждение и прокол, указанных в пунктах 3.3.4, 3.4.2.4, 3.4.3.1 а), 3.4.4.2, 3.4.6.2 и 3.4.6.4, должна представлять собой плоскую горизонтальную поверхность.
При испытаниях согласно пункту 3.4.6.4 допускается использовать мишень в виде вертикальной плоской поверхности. Направление движения испытываемого образца должно быть перпендикулярным поверхности мишени.
Сопротивляемость смещению и деформации мишени и ее поверхности должна быть такой, чтобы любое повышение сопротивляемости не приводило к значительному увеличению повреждения образца при его падении на мишень.
3.2. Испытания радиоактивного материала НУА-III
3.2.1. Твердый радиоактивный материал в количестве, равном содержимому упаковки, погружается полностью в воду на 7 суток при комнатной температуре. Объем воды для испытаний должен быть достаточным для того, чтобы в конце испытания оставшийся объем непоглощенной и непрореагировавшей воды составлял по крайней мере 10% объема испытываемого образца. Начальная величина рН воды должна составлять 6-8, максимальная проводимость воды - 1 мСм/м (10 мкмо/см) при 20°С. По истечении 7 суток измеряется полная активность оставшегося объема воды.
3.3. Испытания радиоактивного материала особого вида и радиоактивного материала с низкой способностью к рассеянию
3.3.1. Для радиоактивного материала особого вида проводятся испытания на соответствие требованиям, изложенным в пункте 2.2.2, а именно: испытания на столкновение, удар, изгиб, выщелачивание и тепловое испытание.
3.3.2. Для каждого испытания можно использовать разные образцы.
3.3.3. После каждого испытания, указанного в пунктах 3.3.4 - 3.3.7, проводится оценка образца выщелачиванием или определением объема утечки с помощью метода, не менее чувствительного, чем методы, указанные в пункте 3.3.9 для нерассеивающегося твердого материала, и в пункте 3.3.10 - для материала в капсуле.
3.3.4. Испытание на столкновение. Образец сбрасывают на мишень с высоты 9 м.
3.3.5. Испытание на удар. Образец помещают на свинцовую пластину, лежащую на гладкой ровной поверхности. По нему ударяют плоской поверхностью стальной болванки массой 1,4 кг при свободном падении ее с высоты 1 м. Плоская поверхность болванки должна быть диаметром 25 мм с краями, имеющими радиус закругления 3,0 мм+-0,3 мм. Свинцовая пластина твердостью 3,5 - 4,5 по шкале Виккерса, толщиной не более 25 мм должна иметь несколько большую поверхность, чем площадь опоры образца. Для каждого испытания на удар следует использовать новую свинцовую пластину. Ударять болванкой по образцу следует таким образом, чтобы нанести ему максимальное повреждение.
3.3.6. Испытание на изгиб. Применимо только для радиоактивных материалов особого вида длиной не менее 10 см и с отношением длины к максимальной ширине не менее 10. Образец должен быть жестко закреплен в горизонтальном положении так, чтобы половина его длины выступала за зажим. Положение образца должно быть таким, чтобы он получил максимальное повреждение при ударе плоской поверхностью стальной болванки массой 1,4 кг при свободном падении ее с высоты 1 м на свободный конец образца. Плоская поверхность болванки должна быть диаметром 25 мм с краями, имеющими радиус закругления 3,0 мм +-0,3 мм.
3.3.7. Тепловое испытание. Образец нагревают в воздушной среде до температуры 800°С, выдерживают при этой температуре в течение 10 мин, а затем он охлаждается естественным образом.
3.3.8. Образцы, представляющие собой или имитирующие радиоактивный материал, заключенный в капсулу, могут не подвергаться следующим испытаниям:
а) испытаниям, указанным в пунктах 3.3.4 и 3.3.5, если масса таких радиоактивных материалов особого вида меньше 200 г и они вместо этого подвергаются испытанию на столкновение 4 класса согласно стандарту ИСО 2919 "Закрытые радиоактивные источники - Классификация";
б) испытаниям, указанным в пункте 3.3.7, если они вместо этого подвергаются тепловому испытанию 6 класса согласно стандарту ИСО 2919 "Закрытые радиоактивные источники - Классификация".
3.3.9. Для образцов, представляющих собой или имитирующих радиоактивный материал особого вида, испытание на выщелачивание проводится в следующем порядке:
а) погружают образец в воду на 7 суток при комнатной температуре. Объем используемой для испытания воды должен быть достаточным для того, чтобы в конце испытания оставшийся свободный объем непоглощенной и непрореагировавшей воды составлял не менее 10% объема испытываемого образца. Начальная величина рН воды должна быть 6-8, максимальная проводимость воды - 1 мСм/м (10 мкмо/см) при 20°С;
б) нагревают воду с образцом до температуры 50 +-5°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 ч;
в) извлекают образец и определяют активность воды;
г) выдерживают образец не менее 7 суток в воздухе при температуре 30°С без обдув
а и относительной влажности не менее 90%;
д) опускают образец в воду той же характеристики, какая приведена в подпункте а), воду с образцом нагревают до температуры 50 +-5°С и выдерживают образец при этой температуре в течение 4 ч;
е) определяют активность воды.
3.3.10. Для образцов, представляющих собой или имитирующих радиоактивный материал особого вида в виде капсулы, проводится испытание на выщелачивание в следующем порядке:
а) погружают образец в воду при комнатной температуре (вода должна иметь рН 6 - 8 и максимальную проводимость 1 мСм/м (10 мкмо/см) при 20°С). Нагревают воду и образец до температуры 50 +-5°С и выдерживают образец при этой температуре в течение 4 ч;
б) определяют активность воды;
в) выдерживают образец не менее 7 суток в воздухе при температуре не менее 30°С без обдува и относительной влажности не менее 90%;
г) повторяют процессы, указанные в подпунктах а) и б).
Вместо этого испытания оценка объемной утечки может включать любое испытание из числа предписанных стандартом ИСО 9978 "Радиационная защита - Закрытые радиоактивные источники - Методы испытания на утечку".
3.3.11. Образцы, представляющие собой или имитирующие радиоактивный материал с низкой способностью к рассеянию, подвергаются усиленному тепловому испытанию, предусмотренному в пункте 3.4.6.3, и испытанию на столкновение по пункту 3.4.6.4. Для каждого из этих испытаний может использоваться отдельный образец. После каждого испытания образец подвергается испытанию на выщелачивание, указанному в пункте 3.2.1. После каждого испытания определяется, были ли выполнены соответствующие требования, изложенные в пункте 2.3.1.
3.4. Испытания транспортных упаковочных комплектов и упаковок
3.4.1. Общие положения
3.4.1.1. До испытания все образцы проверяются с целью выявления и регистрации неисправностей или повреждений, а именно:
а) отклонений конструкции от проекта;
б) дефектов изготовления;
в) коррозии и других ухудшающих качество образца воздействий;
г) деформаций.
3.4.1.2. При испытаниях система герметизации должна быть четко обозначена, как и внешние элементы образца.
3.4.1.3. После каждого из испытаний, указанных в пунктах 3.4.2.1 - 3.5.1:
а) выявляются и регистрируются неисправности и повреждения;
б) определяется, продолжает ли удовлетворять целостность системы герметизации и радиационной защиты требованиям раздела 2, предъявляемым к испытываемому упаковочному комплекту;
в) определяется соблюдение допущений и условий согласно пунктам 2.12.3 - 2.12.12 для упаковок, содержащих делящийся ядерный материал.
3.4.2. Испытания для подтверждения способности упаковки выдерживать нормальные условия перевозки
3.4.2.1. Образцы упаковки подвергаются испытаниям на удар при свободном падении, на штабелирование и на глубину разрушения. Каждому из этих испытаний должно предшествовать испытание на обрызгивание водой. Для всех испытаний можно использовать один образец при условии, если выполнены требования, указанные в пункте 3.4.2.2.
3.4.2.2. Интервал между окончанием испытания на обрызгивание водой и последующим испытанием должен быть таким, чтобы вода успела максимально впитаться без видимого высыхания внешней поверхности образца. При отсутствии каких-либо противопоказаний этот интервал принимается равным примерно 2 ч, если вода подается одновременно с четырех направлений. Если вода разбрызгивается последовательно с каждого из четырех направлений, интервала перед последующим испытанием не должно быть.
3.4.2.3. Испытание на обрызгивание водой. Образец должен быть подвергнут испытанию обрызгиванием водой, имитирующим пребывание под дождем интенсивностью примерно 5 см/ч в течение не менее 1 ч.
3.4.2.4. Испытание на удар при свободном падении. Образец должен падать на мишень так, чтобы причинялся максимальный ущерб испытываемым элементам, обеспечивающим безопасность. При этом:
а) высота свободного падения, измеряемая от нижней точки образца до плоскости мишени, должна быть не меньше расстояния, указанного в табл. 3.1, для соответствующей массы упаковки;
Таблица 3.1
Высота свободного падения при испытаниях, подтверждающих способность упаковок выдерживать нормальные условия перевозки
|
Масса упаковки, кг |
Высота свободного падения, м |
|
0 < масса упаковки < 5000 |
1,2 |
|
5000 <= масса упаковки < 10000 |
0,9 |
|
10000 <= масса упаковки < 15000 |
0,6 |
|
15000 <= масса упаковки |
0,3 |
б) для прямоугольных фибровых, деревянных, картонных и полимерных упаковок массой не более 50 кг отдельный образец должен быть подвергнут испытанию на свободное падение с высоты 0,3 м на каждый угол;
в) для цилиндрических фибровых, деревянных, картонных и полимерных упаковок массой не более 100 кг отдельный образец должен быть подвергнут испытанию на свободное падение с высоты 0,3 м на каждую четверть края цилиндра при обоих основаниях.
3.4.2.5. Испытание на штабелирование. Если форма упаковочного комплекта не. исключает возможность укладки штабелем, образец подвергается в течение 24 ч сжатию с усилием, равным или превышающим большее из следующих значений:
а) усилие, эквивалентное пятикратной массе упаковки;
б) усилие, эквивалентное произведению 13 кПа (0,13 кгс/см2) на площадь вертикальной проекции упаковки.
Нагрузка должна распределяться равномерно на две противоположные стороны образца, одна из которых должна быть основанием, на котором обычно располагается упаковка.
3.4.2.6. Испытание на глубину разрушения. Образец ставят на жесткую горизонтальную плоскую поверхность, не смещающуюся при проведении испытаний. Стержень диаметром 3,2 см с полусферическим концом и массой 6 кг сбрасывают вертикально в направлении центра наименее прочной части образца так, чтобы он, если пробьет упаковку достаточно глубоко, задел систему герметизации. Стержень не должен значительно деформироваться при проведении испытаний. Высота падения стержня до намеченной точки попадания на верхней поверхности упаковки должна составлять 1 м.
3.4.3. Дополнительные испытания упаковок типа А, предназначенных для жидкого радиоактивного материала
3.4.3.1. Образец упаковки типа А, предназначенной для жидкого материала, подвергается одному из указанных ниже испытаний, которое является более тяжелым для данного образца. Если нельзя доказать, что одно из испытаний более тяжелое для данной упаковки, образец подвергается обоим испытаниям:
а) испытание на удар при свободном падении. Образец сбрасывают на мишень таким образом, чтобы было нанесено максимальное повреждение системе герметизации. Высота падения, измеряемая от нижней части образца до поверхности мишени, должна составлять 9 м;
б) испытание на глубину разрушения. Образец должен быть подвергнут испытанию, указанному в пункте 3.4.2.6, с той разницей, что высота его падения должна быть увеличена до 1,7 м.
3.4.4. Испытания для проверки способности упаковок выдерживать аварийные условия перевозки
3.4.4.1. Образец упаковки должен быть подвергнут суммарному воздействию испытаний, описанных в пунктах 3.4.4.2 и 3.4.4.3, в указанной последовательности. После испытаний либо тот же образец, либо другой должен быть подвергнут испытанию на погружение в воду, указанному в пункте 3.4.4.4, и при необходимости испытанию, указанному в пункте 3.4.4.5.
3.4.4.2. Испытание на механическое повреждение. Каждый образец должен быть подвергнут двум испытаниям на падение:
- упаковки массой не более 500 кг и общей плотностью, определенной по внешним размерам, не более 1000 кг/м3 с радиоактивным содержимым более 1000А2 не являющимся радиоактивным материалом особого вида, подвергаются испытаниям, указанным ниже в подпунктах б) и в);
- другие упаковки подвергаются испытаниям, указанным ниже в подпунктах а) и б).
Последовательность падений образца должна быть такой, чтобы по завершении испытаний образцу были нанесены такие повреждения, которые привели бы к максимальному повреждению при последующем тепловом испытании:
а) образец должен упасть на мишень (см. пункт 3.1.5) так, чтобы он получил максимальное повреждение. Высота падения, измеряемая от нижней точки образца до поверхности мишени, должна составлять 9 м;
По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Здесь и далее имеется в виду "пункт 3.1.4"
б) образец должен упасть на мишень так, чтобы он получил максимальное повреждение, а высота падения, измеряемая от предполагаемой точки удара до поверхности мишени, должна составлять 1 м. Мишень представляет собой сплошной штырь круглого сечения диаметром 15,0 см +- 0,5 см, изготовленный из мягкой стали. Торец штыря - плоская горизонтальная поверхность с закруглениями краев радиусом не более 6 мм. Штырь должен быть неподвижно закреплен в вертикальном положении на мишени-основании и иметь высоту 20 см. Если при большей высоте будет наноситься большее повреждение, то следует использовать штырь достаточной высоты для нанесения максимального повреждения. Мишень-основание должна соответствовать требованиям, изложенным в пункте 3.1.5;
в) образец должен подвергаться испытанию на динамическое раздавливание, при котором он получит максимальное повреждение при падении на него тела массой 500 кг с высоты 9 м. Тело, изготовленное из мягкой стали в виде пластины с размерами 1x1 м, должно падать, находясь в горизонтальном положении. Высота падения измеряется от нижней поверхности пластины до наивысшей точки образца. Мишень, на которой устанавливается образец, должна соответствовать требованиям, приведенным в пункте 3.1.5.
3.4.4.3. Тепловое испытание. Образец помещают полностью, за исключением простой поддерживающей конструкции, в очаг горения углеводородного топлива в воздушной среде, который имеет достаточные размеры, и в котором существуют условия для обеспечения среднего коэффициента эмиссии (пламени) не менее 0,9 при средней температуре пламени не менее 800°С в течение 30 мин, или проводят любое другое испытание, обеспечивающее подведение эквивалентного теплового потока к упаковке. Поверхность горения топлива должна выступать за пределы любой внешней поверхности образца по горизонтали, по крайней мере, на 1 м, но не более чем на 3 м. Образец должен находиться на расстоянии 1 м над поверхностью топлива. После прекращения внешнего подвода тепла образец не должен подвергаться искусственному охлаждению, а любое горение материалов образца должно продолжаться естественным образом. При расчетах коэффициент поверхностного поглощения принимают равным либо 0,8, либо значению, определенному у этой упаковки при проведении описанного теплового испытания. Коэффициент конвективного теплообмена принимают равным той величине, которую может обосновать конструктор упаковки, если она подвергалась описанному тепловому испытанию. Начальные условия теплового испытания принимают таковыми, что упаковка находится в стационарном состоянии при температуре окружающей среды 38°С (с учетом максимального тепловыделения радиоактивного содержимого) и воздействии инсоляции согласно пункту 2.9.11, или в противном случае эти условия должны быть учтены при анализе результатов испытания.
3.4.4.4. Испытание на погружение в воду. Образец должен находиться под столбом воды высотой не менее 15 м в течение не менее 8 ч в положении, приводящем к максимальным повреждениям. Принимают, что этим условиям соответствует внешнее избыточное давление не менее 150 кПа.
3.4.4.5. Испытания на погружение в воду упаковок типа B(U) и типа В(М), содержащих более 10(-5)А_2, и упаковок типа С. Образец должен находиться под столбом воды высотой как минимум 200 м в течение не менее 1 ч. Принимают, что этим условиям соответствует внешнее избыточное давление не менее 2 МПа.
3.4.5. Испытания на водопроницаемость упаковок, содержащих делящийся ядерный материал
3.4.5.1. Этим испытаниям не подвергаются упаковки, у которых при оценке ядерной безопасности согласно положениям пункта 2.12.7.2 предполагалась протечка воды внутрь упаковки или ее утечка из упаковки в объеме, приводящем к наибольшим размножающим свойствам делящегося ядерного материала.
3.4.5.2. Прежде чем образец будет подвергнут испытанию на водопроницаемость, описанному в пункте 3.4.5.3, он должен быть подвергнут испытаниям согласно пункту 3.4.4.2, а также испытанию, указанному в пункте 3.4.4.3.
3.4.5.3. Образец должен находиться под столбом воды высотой не менее 0,9 м в течение не менее 8 ч в положении, при котором ожидается максимальная протечка.
3.4.6. Испытания упаковок типа С
3.4.6.1. Образцы должны быть подвергнуты воздействию каждой из следующих серий испытаний, проводимых в следующем порядке:
а) испытания, предусмотренные в пунктах 3.4.4.2 а), 3.4.4.2 в), 3.4.6.2 и 3.4.6.3;
б) испытание, предусмотренное в пункте 3.4.6.4.
Для каждой из этих серий испытаний разрешается использовать отдельные образцы.
3.4.6.2. Испытание на прокол (разрыв). Образец должен быть подвергнут разрушающему воздействию твердого штыря, изготовленного из мягкой стали. Положение штыря по отношению к поверхности образца должно быть таким, чтобы вызвать максимальное повреждение при завершении серии испытаний, предусмотренных в пункте 3.4.6.1 а).
а) На мишени размещают образец, представляющий собой упаковку массой менее 250 кг, и на него с высоты 3 м над намеченным местом удара падает штырь массой 250 кг. Для этого испытания штырь должен представлять собой цилиндрический стержень диаметром 20 см, ударный конец которого образует усеченный прямой круговой конус, имеющий высоту 30 см и диаметр вершины 2,5 см. Мишень, на которой размещается образец, должна соответствовать описанию, содержащемуся в пункте 3.1.5.
б) Для упаковок массой 250 кг и более основание штыря закрепляют на мишени, а образец падает на штырь. Высота падения, измеряемая от места удара образца до верхней поверхности штыря, должна составлять 3 м. Для этого испытания свойства и размеры штыря должны соответствовать характеристикам, указанным в пункте а), за исключением того, что длина и масса штыря должны быть такими, чтобы нанести максимальное повреждение образцу. Мишень, на которой закрепляют основание штыря, должна соответствовать описанию, содержащемуся в пункте 3.1.5.
3.4.6.3. Усиленное тепловое испытание. Условия этого испытания должны соответствовать условиям, определенным в пункте 3.4.4.3, за исключением того, что тепловое воздействие должно продолжаться 60 мин.
3.4.6.4. Испытание на столкновение. Образец должен быть подвергнут столкновению с мишенью при скорости не менее 90 м/с, причем в таком положении, при котором ему будет нанесено максимальное повреждение. Мишень должна соответствовать описанию, содержащемуся в пункте 3.1.5.
3.5. Испытания упаковок с гексафторидом урана
3.5.1. Образцы, представляющие собой или имитирующие упаковочные комплекты, предназначенные для размещения в них 0,1 кг или более гексафторида урана, подвергаются гидравлическому испытанию при внутреннем давлении не менее 1,38 МПа, однако если испытательное давление составляет менее 2,76 МПа, то для данной конструкции при осуществлении межгосударственной перевозки требуется одобрение конструкции упаковки и перевозки компетентным органом страны назначения и стран транзита. Для упаковочных комплектов, подвергающихся повторным испытаниям, может применяться любой другой эквивалентный метод неразрушающих испытаний при условии многостороннего утверждения.
