包容边界containmentboundary

Sl交变应力强度,MPa

闸阀标准S交变应力强度,MPa

Sil—交变应力强度,MPal

GB/T41024—2021

Sa 交变应力强度分量的许用幅值，MPa； Sm 设计应力强度，取1/3S.和2/3S,中的较小者，MPa； S 一次加二次应力强度，MPa； 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; A、A—放射性核素限值（依据GB11806一2019中的规定）

本标准根据GB11806一2019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 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。

初始条件下的载荷应作为正常运输条件和运输事故条件的基础，将其分别与正常运输条件和运输事 故条件下的载荷进行组合，用以对容器进行结构评价

初始条件还应考虑乏燃料组件的衰变热。最大衰变热通常应在环境温度较高的情况下叠加，并 GB11806一2019中的太阳曝晒要求，低温情况下通常可不考虑衰变热。

4.1容器内压主要取决于以下几个因素： 容器内回充情性气体的压力，容器温度变化以及之焊 内所有气体的泄漏。容器内压应与其他初始条件合理组合。最小内压应为大气压力，对于小于大 可的设计，内压取值应为负值。 4.2应考虑乏燃料组件内所有气体释放的情况用以确定容器最大内压

评价容器时，应考虑容器装配和安装过程（包括连接、成形、装配和校形等）中产生的应力。若未 采取后续措施消除这些应力，则应在确定容器最大应力时考虑这些应力。装配前应认为无应力状态。 注1：装配是指容器主要部件的组装：包括内筒体、屏蔽层、外筒体等，但不包括单个部件的制造。 注2：装配应力应包括由过盈配合引起的应力和铅凝固过程造成边界收缩导致的应力，但不包括由板材成形、焊接 等引起的残余应力

构分析时，以下载荷应单独考虑，不需相互叠加

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应考虑容器在环境温度为+38℃的静止空气和GB11806一2019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，

应评价在外压增加至140kPa时对容器结构的影

价在外压降低至60kPa时对容器结构的影响。

4.3.6.1容器在正常运输条件下的结构评价应考虑振动和冲击载荷。包括对容器一车辆系统的小激励 产生的振动载荷；在铁路运输过程中连接处和道岔处，以及在公路运输中减速带、坑洼处产生的间歇性 中击载荷。重复的增压载荷以及任何对容器机械疲劳产生影响的其他载荷都应纳入分析范畴。 4.3.6.2对容器在正常运输条件下的不同载荷组合，可分别进行疲劳分析，评价应基于最不利的初始 条件，并与正常冲击和振动环境下寿期的可靠频谱相一致。表1列出了最不利的情况。 4.3.6.3应考虑其他可能导致热疲劳产生的因素。这些因素应包含在乏燃料装载和卸载过程中遇到的 热瞬态，以及栓系系统与容器热膨胀的相互作用

4.3.7.1除非包装的形状能有效地防止堆积，否则应在24h内一直承受下述两种试验中压力荷载车 者： a 相当于货包最大重量5倍； b 相当于13kPa与货包竖直投影面积的乘积。 4.3.7.2应将荷载均匀地加在货包的两个相对面上，其中一个面应是货包通常搁置的底部

4.3.8.1应把货包置于在试验申不会显著移动的刚性平坦的水平面上。 4.3.8.2应使一根直径为3.2cm、一端呈半球形、质量为6kg的棒自由下落并沿竖直方向正好落在货 包最薄弱部分的中心部位。这样，若贯穿深度足够深，则包容系统受到冲击。该棒不得因进行试验而显 变形。 4.3.8.3所测棒的下端至货包的上表面预计的冲击点的下落高度应是1m，

9.1自由下落用靶规定为平坦的水平平面靶。该靶在受到容器冲击后，其抗位移能力或抗形变 增加不会使试样的受损有明显的增加。 9.2乏燃料运输容器应对按表2中所列高度跌落在靶上的情况进行评价，容器的撞击面应为予

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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 时对冲击的影响。

表2正常运输条件下货包自由下落高度

4.4运输事故条件下的载荷

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 行结构分析时，应对同一个容器按照4.4.2至4.4.5的运输事故条件规定顺序依次施加自由下落试验I、 自由下落试验IⅡI、耐热试验；或依次施加自由下落试验II、自由下落试验II、耐热试验。试样经受各种 自由下落试验的次序应遵循这样的原则，即在完成力学试验后，试样所遭受的损坏将导致试样在随后的 耐热试验中会受到最严重的损坏

4.4.2自由下落试验

4.4.2.1容器应自由下落在靶上，以使容器受到最严重的破坏，而从容器的最低点至靶的上表面高度 应是9m。试验用靶应满足4.3.9.1规定的要求。应考虑内容物重量最大和重量最小的情况。 4.4.2.2为了确定容器在自由下落试验I后发生最大变形的部位，应考虑不同跌落姿态下，容器顶端、 顶角、侧向、底端、底角以及过重心冲击点的变形。如果容器的设计导致某一倾斜角方向下落对容器具 有更大的破坏性，也应对这些角度跌落的影响进行评价。

4.4.3自由下落试验Ⅱ

容器应自由下落在牢固地直立在靶上的一根棒上，以使容器受到最严重的损坏。从容器的预计冲击 点至棒的端面高度应是1m。该棒应由直径为（15土0.5）cm、长度为20cm的圆形实心低碳钢制成， 如有更长的棒会造成严重的损坏，应采用一根足够长的棒。棒的顶端应是平坦而又水平的，其边缘成圆 角，圆角半径不大于6mm。试验用靶应满足4.3.9.1规定的要求。应考虑内容物最大重量和最小重量对 该工况的影响。

4.4.4自由下落试验Ⅲ

容器应经受动态压碎试验，即把容器置于靶上，让500kg重的物体从9m高处自由下落至容器上， 使容器受到最严重的损坏。该重物应是一块1m×1m的实心低碳钢板，并应以水平状态下落。钢板的 底面边缘和角呈圆弧状，圆角半径不大于6mm。下落高度是从该板底面至容器最高点的距离。试验用 靶应满足4.3.9.1规定的要求。

容器在经受放射性内容物在货包内所产生的最大设计的内释热率和在GB11806一2019中表4日 的太阳曝晒条件下，在环境温度为+38℃时仍处于热平衡状态。此外，允许这些参数在试验前 验期间具有不同的值，但在随后评定货包响应曲线时予以考虑。

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a）使容器暴露在热环境中30min，该热环境提供的热流密度至少相当于在完全静止的环境条件下 烃类燃料/空气火焰的热流密度，以给出最小平均火焰发射系数为0.9，平均温度至少为800℃， 试样完全被火焰所吞没，使表面吸收系数为0.8或采用货包暴露在所规定的火焰中其实际具有 的吸收系数值。 b）使容器经受放射性内容物在货包内所产生的最大设计内释热率和在GB11806一2019表4中所 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 降至或接近初始稳定状态。此外，充许这些参数在加热停止后具有不同的值，但在随后评定货 包响应曲线时予以考虑。在试验期间和试验后，不得人为地冷却试样，并且应允许试样的材料 自然燃烧。

应使容器在水深至少15m并会导致最严重损坏的状态下浸没不少于8h。采用分析计算的方式进行 评价，则应使容器承受至少150kPa的外部表压。

含有超过10°A2的乏燃料运输容器货包的强化水浸没试验，应使货包在水深至少200m处浸没不少 于1h。采用分析计算的方式进行评价，则应使容器承受至少2MPa的外部表压，

5.1.1结构设计准则基于线弹性分析，其基本假设可以应用叠加原理来确定载荷组合对容器结构的影 响，但部分其他安全相关部件可根据实际情况采用适当的非线性方法。 5.1.2包容边界、临界安全相关部件及其他安全相关部件应采用满足标准或技术条件的材料，并使用 其对应规定的材料性能、设计应力强度、设计疲劳曲线等。进行结构分析时，材料性能值应根据相应温 变选取。 5.1.3容器在进行设计时，除满足本标准规定的结构安全评定准则外，还应同时满足临界、屏蔽、包 容等各项安全功能要求。 5.1.4主体材料为碳钢和低合金钢的乏燃料运输容器，应同时考虑其低温断裂韧性等附加要求。 5.1.5本节不适用于主体材料为球墨铸铁的乏燃料运输容器。

5.1.2包容边界、临界安全相关部件及其他安全相关部件应采用满足标准或技术条件的材料，并使用

5.2包容边界结构的设计准则

5.2.1包容边界结构在正常运输条件下的应力强度限值

5.2.1.1总体一次薄膜应力强度值应不大于设计应力强度Sm，一次薄膜加一次弯曲应力强尽 15S

5.2.1.2疲劳分析应按如下规定进行：

b 循环载荷不超过10°循环时，可使用标准规范中的设计疲劳曲线。当载荷超过10°循环时，应 从适用的设计疲劳曲线上取由该曲线所限定的最大循环次数所得的S,值

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c）Salt应乘以设计疲劳曲线上给出的弹性模量与分析中使用的弹性模量之比，从而得到与设计疲 劳曲线一起使用的应力值。当只考虑一种工作循环时，可从适当的设计疲劳曲线中选取相应 的数值作为允许寿命，如果存在由两种或两种以上的应力循环产生的明显的应力，应考虑累 积效应。 d）当结构不连续时，应采用适当的应力集中系数。当该系数是未知时，通常取值为4。 5.2.1.3一次加二次应力强度S.应不大于3Sm，其计算与2Salt的计算一致，但在疲劳计算中考虑的局 部集中应力不包括在该应力范围中。 5.2.1.4当满足以下情况时，一次应力加二次应力可能出现大于3S㎡限值的情况（这些情况通常只在 热弯曲应力占总应力很大比例时才会发生）： a）正常运输条件下的应力范围产生的应力强度Sn，不包括由应力集中和热弯曲引起的应力，应 不大于3Sm b 用于设计疲劳曲线的S.值乘以系数K。 通常：

K.==,S, ≥3mS.

Salt和S.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。 a）温度不超过表3中列举的各类材料的温度； b）材料规定的最小屈服强度与规定的最小抗拉强度的比值小于0.8。 5.2.1.5承受纯剪切的截面上的剪切应力强度值应不大于0.6Sm；承受支承载荷时，支承面上的应力强 度值应不大于S。 5216针对螺栓 一次满膜应力强度值应不大于2/2S一次蒲膜加一次弯曲应力强度应不干S

同材料类别的材料性能参

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5.2.2.1总体一次薄膜应力强度值应不大于2.4Sm和0.7S.中的较小值；一次薄膜加一次弯曲应力强度 应不大于3.6Sm和Su中的较小值；承受纯剪切的截面平均一次剪应力应不大于0.42Su。 5.2.2.2允许对包容边界部分结构采用塑性分析的方法，可按照最大应变不超过5%进行结构评价，此 时应评定塑性变形对密封的影响。 5.2.2.3针对螺栓，一次薄膜应力强度应不大于S,和0.7S.中的较小值；一次薄膜加一次弯曲应力强度 应不大于Su

5.2.3包容边界结构其他设计要求

5.2.3.1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 荷时，应采用适当的系数计算偏心率。可采用屈曲分析以确保材料不会发生不稳定性变形，容器也需满 足本规范中的线弹性分析要求。 5.2.3.2初始状态、制造状态、正常运输条件、运输事故条件的极限总应力应小于2倍的由适当的疲 设计曲线给出的10次循环后的S的调整值（调整用于计算模型在最高温下的弹性）。应采用适当的 应力集中系数用于结构不连续性计算，当该应力集中系数未知时，通常取值为4。

5.3临界安全相关部件的设计准则

5.3.1临界安全相关部件在正常运输条件下的应力强度限值

5.3.1.1针对吊篮，总体一次薄膜应力强度值应不大于设计应力强度Sm，一次薄膜加一次智 度应不大于1.5Sm。 5.3.1.2针对吊篮，纯剪切应力应不大于0.6Sm；支承应力应不大于S,

止回阀标准5.3.2临界安全相关部件在运输事故条件下的应力强度限

5.3.2.1总体一次薄膜应力强度应不大于2.4Sm和0.7S.中的较小值，同时不超过0.7Su；一次薄膜加 一次弯曲应力强度应不大于3.6Sm和S.中的较小值，同时不超过Su。 5.3.2.2承受纯剪切的截面剪切应力应不大于0.42Su° 5.3.2.3允许对临界安全相关部件部分结构采用塑性分析的方法，可按照最大应变不超过5%进行结 构评价。

5.4其他安全相关部件的设计准则

4.1其他安全相关部件在正常运输条件下的应

5.4.1.1总体一次薄膜应力强度值应不大于设计应力强度Sm，一次薄膜加一次弯曲应力强度应不大于 1.5Sm 5.4.1.2一次加二次应力强度值应不大于2S,和S.中的较小值。 5.4.1.3由载荷引起的纯剪切应力应不大于0.6Sm；由载荷引起的支承应力强度应不大于Sy。 5.4.1.4针对螺栓，对于承压边界螺栓，一次薄膜应力强度值以及一次薄膜加一次弯曲应力强度值的 要求参见5.2.1.6；对于非承压边界螺栓，设计者应按连接螺栓的设计准则，根据螺栓的受力情况进行 设计。 5.4.1.5螺栓的疲劳分析应根据适当的疲劳分析方法并考虑相应的疲劳强度减弱系数对循环使用的 螺栓进行疲劳分析，其累计使用系数应不超过1。

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交通标准GB/T410242021

5.4.2.1总体一次薄膜应力强度应不大于2.4Sm和0.7S.中的较小值；一次薄膜加一次弯曲应力应不大 于3.6Sm和Su中的较小值。 5.4.2.2针对螺栓，一次薄膜应力强度及一次薄膜加一次弯曲应力强度要求参见本标准5.2.1.6。 5.4.2.3对于大于4500kg的容器中提升装置（如耳轴），应在承受6倍最大吊装载荷时不屈服（一次 薄膜加一次弯曲应力之和不大于S，），承受10倍最大吊装载荷时不断裂（一次薄膜加一次弯曲应力之 和不大于S.）。对于4500kg以下的乏燃料运输容器，可参照执行本标准或参照其他标准执行。