事故工况下乏燃料运输容器跌落分析

目的验证乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计,在事故工况中以最危险角度从9 m高度自由跌落至水平的刚性地面过程中,是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》的规范要求。方法采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程以代替跌落试验,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,并根据ASME规范第III卷规定的应力限值对容器本体、内外盖、吊篮和螺栓进行应力校核。结果应力校核结果显示,乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓满足设计强度要求。结论该乏燃料运输容器本体、内外盖、吊篮和螺栓及其运输包装设计满足GB 11806规范要求。     

放射源运输容器力学设计和试验验证

目的 设计一种用于运输工业辐照用特殊形式放射源的运输容器,通过试验验证运输容器的安全性能。方法 根据《放射性物品安全运输规程》和《放射性物质安全运输条例》中B(U)型货包的规定进行设计,设计的运输容器主要包括屏蔽容器、吊篮、防护罩及运输托架4部分组成,并对运输容器进行正常运输工况和运输事故工况下的3次跌落试验。结果 试验对容器外防护罩和保温层造成部分损坏,但防火层完整,不影响包装的密封和屏蔽功能,试验结果表明运输容器满足标准要求。结论 运输容器在正常运输工况和运输事故工况下的跌落测试后,包装的屏蔽和密封仍然有效,即该运输容器在规定的正常运输工况和运输事故工况下能保证放射源的运输安全。     

燃料运输容器跌落姿态分析技术

目的总结燃料运输容器跌落分析流程,设计合理的姿态分析方案,通过分析使燃料运输容器设计满足GB 11806规定的跌落试验要求。方法使用动力有限元方法对新燃料运输容器进行多姿态多工况的跌落分析,并根据试验结果对分析结果进行验证,将分析和试验经验总结成完整的分析流程。结果通过分析,新燃料运输容器在正常运输条件下的最不利跌落姿态为9°小角度跌落,该工况下容器外壳最大变形量为49 mm。事故运输条件下最不利跌落姿态为正向垂直跌落,燃料组件最大冲击力为1.78 MN。结合分析和试验结果总结了容器最不利跌落姿态的分析流程和技术要点。结论结合分析和试验结果,得到了新燃料运输容器各跌落试验的最不利跌落姿态,并总结了燃料运输容器跌落分析的通用流程。     

乏燃料运输容器抗脆性断裂评价

目的研究乏燃料运输容器的材料抗脆性断裂的论证方法,验证乏燃料运输容器的选材是否满足GB 11806《放射性物质安全运输规定》和IAEA SSG-26所要求的-40℃下仍能正常运行的抗脆性断裂要求。方法以某型号乏燃料运输容器为例,采用LS-DYNA进行有限元仿真模拟跌落过程,开展乏燃料运输容器9 m自由跌落冲击分析,依据计算结果分别采用传统的抗脆性断裂论证方法和线弹性断裂力学的分析方法验证材料的抗脆性断裂能力。结果采用传统的抗脆性断裂分析方法时,选材不满足要求;采用线弹性断裂力学进行抗脆性断裂分析时,选材满足要求。结论对比传统的选材方法,采用线弹性断裂力学分析方法能够有效降低抗脆性断裂设计的裕度,为扩大乏燃料运输容器的选材范围提供了有效途径。     

二氧化铀粉末运输容器假想跌落事故下的安全设计与试验验证

目的 设计易裂变二氧化铀粉末运输容器,证明容器在最危险姿态下,可以满足9 m跌落的核临界、屏蔽安全和放射性物质包容相关设计准则。方法 设计外柔内刚的三层密封容器,内外壳之间填充聚氨酯减振吸能材料,建模分析容器多种姿态下的结构与功能材料动态响应,确定最危险跌落姿态。针对最危险工况开展实际跌落测试试验,证明容器在假想事故下的安全性。结果 容器在最危险跌落工况下,聚氨酯材料减振吸能效果与设计计算相符,中子吸收板、中子慢化板等功能材料位置和缺损量符合要求。二氧化铀粉末的密封性得以保障。结论 以有限元分析为基础的容器仿真分析与样机试验结果匹配度较高,试验样机通过了相关跌落试验,证明了容器在危险姿态下的9 m跌落安全性能。     

乏燃料容器设计中组件包壳的氢脆特性影响分析

目的针对高燃耗乏燃料在干法运输条件下存在的包壳脆性变化,探讨其对我国现阶段乏燃料运输及容器安全研究中以“组件结构保持完整”作为设计基准所带来的影响和考虑。方法结合锆包壳氢化物韧脆转变的机理,针对乏燃料离堆和运输过程对包壳性能变化进行分析,并根据美国“ISG-11”等技术导则中提出的判别准则,探讨事故载荷下高燃耗乏燃料包壳结构性能的变化。结果通常认为2G乏燃料不需要考虑其材料氢脆影响问题,而高燃耗的3G乏燃料则必须综合评价离堆及后续干法运输过程中各种因素变化对其性能的影响,以判断包壳的峰值温度、韧脆转变温度和温度变化幅度等是否会对事故工况下“其结构始终保持完整”的设计基准造成影响。结论随着我国进入3G高燃耗乏燃料密集运输的时代,在乏燃料运输容器设计及运输安全分析时更应充分考虑包壳材料氢脆特性影响下的乏燃料结构在事故载荷下的保持能力。     

TC-I型放射性材料运输容器的设计

目的设计开发TC-I型放射性材料运输容器,用以运输少量的放射性材料。方法按照GB11806—2004《放射性物质安全运输规程》中B(U)型货包的规定进行设计,设计的运输容器为三层嵌套结构,主要由3部分组成,即外容器、隔热减振材料、内容器,其中外容器与内容器材料为304不锈钢,隔热减振材料主要为云杉。结果对设计的TC-I型容器进行了运输事故条件下的考核试验,包括水浸试验、力学试验、耐热试验等,试验前后的漏率测试结果表明,该容器性能满足GB 11806—2004对内容物漏失限制的要求。结论成功设计了一种B(U)型放射性材料运输容器,在规定的运输事故条件下能保证放射性材料运输的安全。     

新燃料运输容器运输多根小型组件的跌落分析

目的 通过跌落分析，确认STC容器可用于运输多根小型组件。方法 设计一个可装载多根小型组件的运输内胆，并从外形尺寸、质量、安装方式、重心位置等维度对内胆组件和新燃料组件进行比较，从而明确运输多根小型组件时STC容器的跌落姿态——与运输新燃料组件时一致。最后，比较STC容器在装载2种组件时的跌落分析。结果 跌落分析表明，在各种工况下的跌落中，相较于运输新燃料组件，STC容器运输多根小型组件的变形量要小。结论 通过内容物比对和跌落分析，证明了STC容器不仅可用于运输新燃料组件，还可以用于运输多根小型组件。该运输方案满足了跌落验收标准，确保了容器在各工况下跌落的闭合状态，从而提高了设计效率，节约了研制成本。     

高压容器双锥环密封性能的研究

针对高压容器双锥密封结构实际应用中泄漏事故,从高压容器双锥密封结构密封机理,关注双锥密封结构密封比压,提出了拐点压力和最小密封比压的概念。分析了操作工况主螺栓载荷计算、主螺栓预紧力计算,进而推导了双锥密封结构操作工况回弹量和密封比压公式,求出了双锥环与端盖支撑面刚产生、尚未产生径向间隙的拐点压力和此时的最小密封比压,并与有限元分析结果进行比较,两者结果相当一致,并建议GB150对最小密封比压进行校核。     

放射性物质运输容器缩比模型试验的数值模拟

目的为了解决使用放射性物质运输容器原型在真实环境中进行跌落冲击试验的困难,研究一种缩比模型,使缩比模型可代替原型进行试验。方法通过量纲分析中的Buckingham"Π定理",推导出缩比模型容器的比例定律。以简化的圆柱形放射性物质运输容器为例,采用ABAQUS动态显式算法对原型和1/4缩比模型,在事故条件下于9 m高处以底角跌落姿态冲击刚性地面的动态响应进行数值模拟。结果两模型力学性能(包括关键位置的应变、应力、加速度,以及与刚性地面之间的接触力)的变化规律与理论分析结果具有很好的一致性。结论在一定缩比范围内,比例定律适用于放射性物质运输容器缩比模型的试验测试,可为原容器的替代试验提供科学依据。     

圆柱形动力锂电池的绿色包装设计及跌落仿真试验

目的 对圆柱形的车用动力锂电池进行运输包装设计及跌落仿真试验分析。方法 运用运输包装设计五步法,根据产品特性、运输包装要求与流通环境条件,分析现有包装的不足,提出包装解决方案,并依据包装设计方案设计包装材质、结构尺寸,对设计的包装进行强度校核,最后对包装件进行跌落仿真试验,分析和评价所设计的包装方案。结果 设计的运输包装解决方案分为内外包装两部分,内包装使用材质为EPE发泡聚乙烯塑料材料,结构为多孔结构,外包装使用的材质为C楞瓦楞纸板,结构为0201型箱型结构,对所设计的包装方案进行底面跌落模拟仿真试验,锂电池产品所受到的最大等效应力值为5.865 MPa,低于圆柱形动力锂电池材料的许用应力值132.2 MPa。结论 所设计的圆柱形动力锂电池运输包装方案合理,对锂电池类危险品的运输包装设计具有一定的借鉴意义。     

危险货物包装检测分析与实践

危险货物包装种类、材质、规格不一,其性能测试要求也不一样。在不影响检测结果准确性的前提下,可用模拟物替代实际内装物质或物品进行测试。危险货物包装的性能检测主要包括跌落试验、气密试验、液压试验、堆码试验,分别对应于危险货物包装所应具备的抗冲击、密封性、耐内压和强度等性能要求。在检测时,应注意其试验要求、试验条件、合格判定准则及检测关键控制点。检测实践发现,危险货物包装检测不合格主要有:瓦楞纸箱堆码检测不合格,塑料桶液压测试不合格,钢塑复合桶液压测试不合格,钢桶跌落测试及液压测试不合格,纸板桶跌落测试不合格等。未来包装检测应朝着标准化、规范化和科学化方向发展,尽量减少人为因素的影响。     

组合式车桥减速器壳盖设计优化

目的 加强组合式车桥减速器壳盖刚性和密封性,对其进行设计优化。方法 针对减速器壳盖刚性问题,在常用车桥减速器壳盖结构的基础上,对减速器壳盖周边进行翻边处理,并通过建立有限元模型对减速器壳盖刚性进行了分析计算。针对减速器壳盖渗透问题,采用了CAE分析技术对减速器壳盖进行密封性分析。为满足减速器壳盖与减速器接触平面度要求,在减速器壳盖周边接触面设计凸起压痕。结果 最终优化后减速器壳盖最大应力为155.4 MPa,小于材料屈服强度,刚性满足强度设计要求。采用CAE分析技术对减速器壳盖进行密封性分析,得出使用12个螺栓时渗漏处工作间隙为0.03 mm为最好的解决方案。结论 翻边处理后的减速器壳盖刚度高于未处理的减速器壳盖。减速器壳盖接触面设计凸起压痕,用12个螺栓拧紧减速器壳盖很好地解决了密封性和拆解问题。     

Evaluation of the suitability of various glass sealant—alloy combinations under SOFC stack conditions

The suitability of combinations of sealing material and alloy under simulated SOFC stack conditions has been evaluated by a novel test method. This method is based on test items of two metallic sheets, joined together with a glass or glass-ceramic sealant. The outer side of the sample is exposed to ambient atmosphere, whereas the inner side can be exposed to different gas compositions. The whole set-up is placed in a furnace. Optionally, an external voltage can be applied across the sheets.Experiments revealed that the chemical and electrical behaviour of the sandwich samples strongly depends on the experimental conditions. Under oxidative conditions (air) no undesirable interactions take place, which detrimentally affect the electrical properties, indicating satisfactory suitability of the tested sealant—alloy combinations. However, different results were obtained when SOFC conditions were simulated by the use of a dual environment including air on the outer part and hydrogen on the inner part of the sample. Under these test conditions, and depending on the chemical composition of the alloy, a strong decrease of the resistance, measured between the two metallic sheets, was observed, due to excessive chemical reactions between the sealant, the alloy, and the surrounding gas atmosphere.Well-chosen test conditions can more closely simulate real stack conditions, and as a result, the electrical, physical, and chemical behaviour of investigated samples is closer to that of materials applied in real SOFC stacks. Therefore, before performing model experiments simulating complete SOFC devices, it is recommended that a critical analysis should be made of the experimental conditions as present in SOFC devices.