| 标准编号 | GB/T 41024-2021 (GB/T41024-2021) | | 中文名称 | | | 英文名称 | Load combination and design criteria for structural analysis of spent fuel transport cask | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | F73 | | 字数估计 | 13,183 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 41024-2021
乏燃料运输容器结构分析的载荷组合和设计准则
Load combination and design criteria for structural analysis of spent fuel transport cask
1 适用范围
本标准规定了乏燃料运输容器结构分析的载荷组合和设计准则。
本标准适用于乏燃料运输容器的结构分析，放射性内容物总活度大于 3000A1（特殊放射性物品）、
大于 3000A2或 1×10
Bq 的放射性物品运输容器可参照执行。
2 规范性引用文件
本标准引用了下列文件或其中的条款。凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。
凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
GB 11806-2019 放射性物品安全运输规程
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。
3.1 术语
3.1.1
应力强度
组合应力基于第三强度理论的当量强度，规定为给定点处最大剪应力的 2 倍，即给定点处代数最大
主应力与代数最小主应力（拉应力为正值，压应力为负值）之差。
3.1.2
一次应力 所施加载荷产生的任何法向应力或剪应力，它是为了满足外力或内力以及力矩的平衡规律所必需的。
一次应力的基本特性是非自限的，当一次应力大大超过屈服强度时，它会引起失效或至少会引起总体变形。
3.1.3
二次应力
由于相邻材料的约束或者由于结构本身的约束而引起的法向应力或剪应力。二次应力的基本特性是
自限的，局部屈服和微小变形能满足成为引起应力的条件，这种应力的一次作用不会产生预计的失效。
3.1.4
一次薄膜应力
实体截面厚度上的平均一次法向应力。
4 载荷组合
4.1 基本规定
本标准根据GB 11806-2019要求的不同条件下结构分析所需要考虑的载荷，按照最不利情况叠加，
给出了容器在初始条件、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。
4.2 初始条件
4.2.1 一般要求
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。
4.2.2 初始温度
容器初始温度分布应为稳定状态。正常运输条件和运输事故条件的初始温度，应考虑环境温度-40 ℃
无太阳曝晒和环境温度+38 ℃有太阳曝晒两种情况。太阳曝晒应符合 GB 11806-2019 的要求。如果最低温度低于-40 ℃或最高温度高于+38 ℃应另行考虑。运输事故条件中的耐热试验工况无需考虑低温初始条件。
4.2.3 衰变热
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，并应考
虑 GB 11806-2019 中的太阳曝晒要求，低温情况下通常可不考虑衰变热。
4.2.4 内压
4.2.4.1 容器内压主要取决于以下几个因素：容器内回充惰性气体的压力，容器温度变化以及乏燃料
包壳内所有气体的泄漏。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，对于小于大气压力的设计，内压取值应为负值。
4.2.4.2 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。
4.2.5 装配应力
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、γ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。
5 设计准则
5.1 基本规定
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度选取。
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。
5.2 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度应不大于1.5Sm。
5.2.1.2 疲劳分析应按如下规定进行：
a） Salt应考虑正常操作循环时分布在每个点上总应力状态，以确定最大范围。
b） 循环载荷不超过106循环时，可使用标准规范中的设计疲劳曲线。当载荷超过106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Sa值。
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 Sn应不大于 3Sm，其计算与 2Salt的计算一致，......
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