автореферат диссертации по энергетике, 05.14.03, диссертация на тему:Обоснование возможности транспортирования облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов воздушным транспортом

Комаров Сергей Владимирович

ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ОБЛУЧЕННЫХ ТЕПЛОВЫДЕЛЯЮЩИХ СБОРОК ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ РЕАКТОРОВ ВОЗДУШНЫМ ТРАНСПОРТОМ

Специальность: 05.14.03

Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

13 ПАЙ 2015

005568689

Димитровград 2015

005568689

Работа выполнена в обществе с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма «Сосны»

Научный руководитель: Смирнов Валерий Павлович

д-р техн. наук, профессор

Официальные оппоненты: Троянов Владимир Михайлович

доктор технических наук, главный технолог ГУЛ НТО Частного учреждения «ИТЦП «ПРОРЫВ»

Радченко Михаил Владимирович канд. техн. наук,

генеральный директор ОАО «ИЦЯК»

Ведущая организация: ФБУ «Научно-Технический Центр по Ядерной и

Радиационной Безопасности»

Защита диссертащш состоится /#06.2015 в 12:00 на заседании диссертационного совета Д418.001.01 в АО ОКБ «ГИДРОПРЕСС» по адресу 142103, г. Подольск, ул. Орджоникидзе, 21.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке АО ОКБ «ГИДРОПРЕСС» по адресу: 142103, г. Подольск, ул. Орджоникидзе, 21.

Автореферат разослан «с^У» ¿¿^/^^-¿¡^ 2015.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. 28 мая 2004 года было подписано межправительственное российско-американское соглашение о сотрудничестве по ввозу в Российскую Федерацию ядерного топлива исследовательских реакторов (ИР), произведенного в Российской Федерации, ставшее юридической основой программы RRRFR (Russian Research Reactor Fuel Return programme). Первые проекты программы RRRFR показали, что использование наземного и водного видов транспорта делает чрезмерно сложной технологическую схему перевозки отработавшего ядерного топлива (ОЯТ) ИР в Россию.

Оптимизировать материально-технические, финансовые и временные затраты на организацию перевозки ОЯТ исследовательских реакторов, расположенных за границами России, возможно путем использования воздушных судов, ранее для этих целей не применявшихся.

Выбор воздушного транспорта для международных перевозок позволяет решать актуальные задачи ядерной отрасли, поскольку позволяет снять сразу несколько проблем, связанных с транзитными странами: исчезает необходимость многосторонних международных транзитных соглашений, упрощаются таможенные процедуры, облегчается задача обеспечения физзащиты, существенно сокращаются затраты на многостороннее утверждение сертификатов (разрешений) на конструкцию упаковки и перевозку ОЯТ и оформление многочисленных разрешительных документов в транзитных странах. Помимо этого, обладание технологией перевозки ОЯТ ИР воздушными судами создает конкурентные преимущества для российских предприятий атомной отрасли на международном рынке, позволяя предоставлять услуги по вывозу и переработке ОЯТ исследовательских реакторов, расположенных далеко от РФ. Использование воздушных судов позволит расширить возможности международной кооперации в исследовательских задачах, предоставить возможность возврата продуктов переработки, а кроме того, обеспечить возможность оперативного вывоза ОЯТ ИР в случае нештатных ситуаций при повреждении или угрозе повреждения/хищения и других несанкционированных действий, а также в случае стихийных бедствий, природных катаклизмов, военной или террористической угрозы.

Таким образом, представляемая работа аюуальна для решения современных и будущих задач ядерной энергетики.

Степень разработанности. В 1993-1994 гг. состоялись две воздушные перевозки ОЯТ исследовательского реактора ИРТ-5000 из Ирака в Россию на ПО «Маяк». Вывоз осуществлялся в американских контейнерах NAC-LWT (NAC International) на российском воздушном судне Ан-124-100. Международ-

ные нормативные правила, регулирующие перевозки ОЯТ в те годы, не накладывали ограничений на использование воздушного транспорта для перевозки материалов с высокой активностью.

В Правила МАГАТЭ № TS-R-1 издания 1996 года были введены более строгие требования к упаковкам, предназначенным для перевозки делящихся материалов по воздуху. В частности, в этом документе появились требования ограничения активности содержимого упаковки и подкритичности отдельной упаковки после усиленной серии испытаний. Более поздние правила МАГАТЭ 2005, 2008,2012 годов подтвердили это требование.

В период с 2009 по 2014 год выполнено 13 воздушных перевозок ОЯТ ИР с применением разработанных упаковочных комплектов на основе контейнеров ТУК-19 и SKODA VPVR/M. Эти перевозки явились практической реализацией результатов работ, выполненных под руководством и при непосредственном участии автора.

Цели и задачи. Цель диссертационной работы заключалась в обосновании возможности транспортирования облученных тепловыделяющих сборок (ОТВС) исследовательских реакторов с применением воздушных судов.

Для достижения указанной цели были решены следующие задачи:

- разработана конструкция и проведены комплексные испытания специализированного грузового крупнотоннажного контейнера (СГКК), удовлетворяющего требованиям ISO-стандартов;

- выполнен расчетный анализ безопасности перевозки ОЯТ воздушными судами в упаковках типа B(U) в составе транспортного пакета, включающего СГКК и транспортный упаковочный комплект ТУК-19;

- обоснована компоновка упаковки типа С (ТУК-145/С) для перевозки ОЯТ ИР воздушным транспортом, включающая радиационно-защитный контейнер SKODA VPVR/M и защитно-демпфирующий кожух (ЗДК);

- выполнены расчетные оценки запасов прочности контейнера SKODA VPVR/M в аварийных условиях;

- выполнено расчетно-экспериментапьное обоснование выбора материала для разработки системы демпфирования упаковки типа С (ТУК-145/С);

- разработана конструкция защитно-демпфирующего кожуха;

- проведены испытания макета ТУК-145/С в условиях, имитирующих авиационную аварию (столкновение с жесткой преградой со скоростью не менее 90 м/с);

- выполнен расчетный анализ безопасности транспортирования воздушными судами ОЯТ ИР в ТУК-145/С;

- проведена сертификация конструкции и перевозки ОЯТ ИР в упаковке типа B(U) и в упаковке типа С.

Научная новизна. В результате проведенных исследований:

- получены расчетные данные по характеру динамического деформирования одиночной упаковки ТУК-19 и транспортного пакета, включающего три упаковки ТУК-19, размещенных в СГКК, в условиях, имитирующих авиационную аварию (столкновение с жесткой преградой со скоростью не менее 90 м/с);

- обоснованы запасы прочности контейнера SKODA VPVR/M;

- разработана конструкция ЗДК на основе полых сфер из титанового сплава;

- получены расчетные данные по характеру динамического деформирования упаковки ТУК-145/С в условиях, имитирующих авиационную аварию (столкновение с жесткой преградой со скоростью 90 и 95 м/с);

- получено экспериментальное подтверждение результатов расчетов путем испытаний модели ТУК-145/С (1:2,5) на соударение с преградой со скоростью 91,6 ± 0,9 м/с.

Практическая значимость работы. Результаты работы позволили впервые (в рамках требований Правил МАГАТЭ №TS-R-1 в редакции 2005 и последующих годов издания) осуществить перевозку воздушными судами ОЯТ ИР:

- из Румынии (институт IFIN-HH, г. Магуреле, июнь 2009 г., июль-декабрь 2012 г.);

- из Ливии (ЦЯИ «Тажура», г. Триполи, декабрь 2009 г.);

- из Узбекистана (ИЯФ АН РУз, г. Ташкент, август-октябрь 2012 г.);

- из Вьетнама (институт DNRI, г. Далат, июль 2013 г.);

- из Венгрии (ЦЭИ ВАН, г. Будапешт, октябрь-ноябрь 2013 г.);

- из Казахстана (ИЯФ, г. Алматы, декабрь 2014 г.).

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В работе использованы экспериментальные, эмпирические и теоретические методы исследования. Решение задач базируется на экспериментальных данных и известных положениях теории сопротивления материалов, теоретической механики, ядерной и радиационной физики, математического моделирования, теории тепло-массопереноса, технологии машиностроения. Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью разработанных математических моделей, их адекватностью по известным критериям оценки изучаемых процессов, использованием известных положений фундаментальных наук, сходимостью полученных результатов расчетных исследований с данными экспериментов и испытаний, а также с результатами исследований других авторов. Достоверность новизны технического решения подтверждается заявкой на

предполагаемое изобретение «Способ защиты особоопасных массивных грузов от интенсивных механических воздействий».

Положения, выносимые на защиту:

1) результаты расчетного и экспериментального обоснования возможности транспортирования облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов воздушным транспортом;

2) результаты разработки транспортного пакета для перевозки воздушными судами облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов в упаковках типа B(U);

3) результаты разработки упаковки типа С для перевозки воздушными судами облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов.

Лнчный вклад автора. Под непосредственным руководством и при непосредственном творческом участии автора разработаны конструкции специализированного грузового крупнотоннажного контейнера и защитно-демпфирующего кожуха, получено экспериментальное подтверждение безопасности их конструкции. Вклад автора в получение результатов был существенным на всех этапах разработки, расчетного анализа и экспериментального подтверждения безопасности перевозки ОЯТ ИР воздушными судами в упаковках типа B(U) в составе транспортного пакета и в упаковках типа С. Самостоятельно автором обоснован способ защиты упаковки с ОЯТ от интенсивных механических воздействий за счет размещения упаковки в металлическом корпусе, внутренний объем которого заполняется демпфирующими элементами в виде полых сфер, выполненных из титанового сплава.

Апробация результатов. Результаты по теме диссертации получены в ходе практической реализации Программы RRRFR. Материалы исследования докладывались и получили положительную оценку на научных форумах: Международная конференция «АТОМЭКО-2009» (Москва, 2009); Regional Workshop on RRRFR Program Lessons Learned (Varna, Bulgaria, 2009); IV Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий: обеспечение безопасности при транспортировании радиоактивных материалов» - «АТОМ-ТРАНС-2009» (С.-Петербург, 2009); 14th International Topical Meeting on Research Reactor Fuel Management (RRFM) (Marrakech, Morocco, 2010); Regional Workshop on RRRFR Program Lessons Learned (Poiana-Brasov, Romania, 2010); RRRFR Lessons Learned Workshop (Jackson, Wyoming, 2011); International Conference on the Safe and Secure Transport of Radioactive Material: The Next Fifty Years of Transport - Creating a Safe, Secure and Sustainable Framework (Vienna, Austria, 2011); Черемшанские чтения (Димитровград, 2012); Международная конференция «АТОМЭКО-2012» (Москва, 2012); Российско-французский семинар по вопросам безопасности перевозок радиоактивных материалов (С.-

Петербург, 2012); VII Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий: транспортирование радиоактивных материалов — «АТОМТРАНС-2012» (С.-Петербург, 2012); The 6th Regional Lessons Learned Workshop on Russian Research Reactor Fuel Return Program (Tihany, Hungary, 2012); Международная научно-практическая конференция «Обращение с ОЯТ и РАО: ликвидация ядерного наследия и шаг в энергетическое будущее» (Димитровград, 2012); The 17й1 International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013, USA, 2013).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, двух глав, заключения, библиографического списка, включающего 130 наименований, и 11 приложений. Работа изложена на 164 листах машинописного текста, содержит 109 рисунков, 11 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационного исследования, сформулированы цель и задачи работы, показаны научная новизна и практическая значимость, определены научные положения, выносимые на защиту.

В первой главе приведены результаты экспериментальных, расчетных и опытно-конструкторских работ по разработке транспортного пакета для перевозки воздушными судами ОТВС ИР в упаковках типа B(U).

Российские' и международные2 нормативные документы, регламентирующие перевозки радиоактивных материалов, допускают воздушную перевозку в транспортных упаковочных комплектах типа B(U) радиоактивных делящихся материалов с ограниченной активностью3. Из отработавшего топлива исследовательских реакторов, расположенных за границей, сравнительно низкие значения активности имеют ОТВС типа С-36 (институт IFIN-HH, Румыния). При их размещении в ТУК-19 суммарная активность не превышает 260А2. Это существенно ниже порогового значения ЗОООА^, что позволяет осуществить перевозку указанного ОЯТ воздушным транспортом. Исходя из этого, в рамках данной работы все обоснования безопасности перевозки ОЯТ ИР воздушными судами в упаковках типа B(U) проведены на примере ТУК-19 с ОТВС С-36.

1 Правила безопасности при транспортировании радиоактивных материалов НП-053-04 (далее по тексту — Правила НП-053-04).

2 Правила безопасной перевозки радиоактивных материалов. Требования безопасности МАГАТЭ № Т5-Я-1 (далее по тексту - Правила № ТБ-Я-П.

3 Согласно Правилам НП-053-04 и № упаковки типа В в случае перевозки воздушным транспортом не должны содержать материалы, активность которых превышает ЗОООА2 — для радиоактивных материалов, не являющихся радиоактивными материалами особого вида.

Транспортный пакет включает в себя СГКК и транспортные упаковочные комплекты ТУК-19. Основой СГКК является 20-футовый контейнер, удовлетворяющий требованиям 180-стандартов, международным конвенциям и отраслевым нормам перевозки опасных грузов различными видами транспорта (автомобильный, железнодорожный, морской, авиационный). Рабочий проект СГКК разработан в 2008 году совместно с ОАО «Абаканвагонмаш».

Конструкция СГКК предусматривает размещение в нем одной, двух или трех упаковок ТУК-19, которые жестко фиксируются от возможного смещения при транспортировании с помощью специально разработанной системы раскрепления (рисунок 1).

Климатическое исполнение СГКК: У, категория размещения 1, диапазон предельных температур эксплуатации от минус 40 °С до плюс 70 °С по ГОСТ 15150-69. Контейнер удовлетворяет требованиям ГОСТ 20259-80, ГОСТ Р 51876-2008, ГОСТ Р 51891-2008, а также:

- Правилам изготовления контейнеров Российского морского регистра судоходства, 2006;

- Международной конвенции по безопасным контейнерам ООН/ИМО, 1972;

- Таможенной конвенции, касающейся контейнеров, 1972.

Первый экземпляр (прототип) контейнера был изготовлен в ОАО «Абаканвагонмаш» в 2008 году. Были проведены его испытания и получено свидетельство-сертификат Главного управления Российского морского регистра судоходства.

Результаты комплексных эксплуатационных испытаний на ФГУП «ПО «Маяк» СГКК с размещенными в нем ТУК-19, в ходе которых отрабатывались операции загрузки/выгрузки ТУК в СГКК и загрузки/выгрузки СГКК на транспортное средство (в т.ч., в грузовой отсек воздушного судна и автомобильный полуприцеп), показали надежность и работоспособность схемы крепления.

Ш

1- корпус; 2- крыша; 3- опорное кольцо; 4- растяжка; 5- полукольцо зажимное; 6- кронштейн

Рисунок 1 - Схема раскрепления ТУК-19 в СГКК

Схема размещения СГКК в воздушном судне Ан-124-100 показана на рисунке 2.

Н/ИИ^Ж! 2« 22 24 26 2В 1Щ Н U

1 — СГКК с тремя упаковками ТУК-19 в каждом (масса до 19 ООО кг) - 6 шт.;

2 - стандартный 20-футовый контейнер с оборудованием (масса до 3 500 кг) - 1 шт. (суммарный масса груза - до 117 599 кг)

Рисунок 2 - Схема размещения грузовых контейнеров в воздушном судне Ан-124-100

Проведен расчетный анализ безопасности перевозки ОЯТ ИР воздушными судами в упаковках типа B(U) в составе транспортного пакета. Все обоснования выполнены в соответствии с требованиями Правил НП-053-04 и № TS-R-1 для единичной упаковки ТУК-19 и (дополнительно) для транспортного пакета, включающего три ТУК-19, загруженных ОТВС типа С-36, с использованием аттестованных и верифицированных расчетных комплексов. В соответствии с Правилами НП-053-04 и № TS-R-1 упаковка типа B(U), предназначенная для перевозки воздушным транспортом, должна быть подкритичной в процессе двух серий воздействий, имитирующих аварийные условия перевозки.

Испытания первой серии предусматривают падение упаковки с высоты 9 м на горизонтальную поверхность; падение упаковки с высоты 3 м на штырь; падение тела массой 500 кг с высоты 9 м на упаковку; тепловое испытание в течение 60 минут при температуре пламени не менее 800 °С4. Испытание второй серии включает столкновение упаковки с мишенью при скорости не менее 90 м/с3.

Прочность. При нагружениях, моделирующих первую серию воздействий, сохраняются герметичность ТУК-19, прочность чехла и целостность находящихся в нем ОТВС.

При нагружениях, моделирующих вторую серию воздействий, наибольшее формоизменение упаковки ТУК-19 происходит при угловом взаимодейст-

* Далее по тексту - «первая серия аварийных воздействий».

5 Далее по тексту - «вторая серия аварийных воздействий».

вии с преградой крышкой ТУК (угол между преградой и поверхностью крыши 39,7 градусов). При этом разрушаются болтовые соединения «корпус - крышка ТУК», «защитные крышки запорных устройств - корпус ТУК», крышка ТУК слетает со своего посадочного места, происходит выброс чехла с ОТВС, ОТВС выпадают из секций чехла.

Расчетные случаи падения ТУ К-19 в составе СГКК предусматривали исследование деформирования транспортного пакета при:

- столкновении СГКК с преградой основанием/крышей;

- столкновении СГКК с преградой боковой/торцевой стенкой;

- угловом столкновении с преградой крышей СГКК.

В результате проведенных исследований было установлено, что в трех случаях столкновения транспортного пакета с жесткой преградой, когда СГКК взаимодействует с преградой 1) основанием, 2) крышей, 3) боковой стенкой:

- каждый из трех ТУК, размещенных внутри СГКК, деформируется независимо друг от друга;

- в процессе деформирования транспортного пакета ТУК ведет себя аналогично тому, как он вел себя, когда падал на преграду отдельно, не находясь в его составе. При этом характер формирования и изменения во времени напряженного состояния конструкции ТУК (включая чехол с ОТВС) практически повторяется.

Согласно расчетам, наибольшее формоизменение упаковки ТУК-19 в составе СГКК происходит при угловом взаимодействии с преградой крышей СГКК. Для данного расчетного случая начальное состояние транспортного пакета в момент времени т = 0 представлено на рисунке 3, его состояние в момент времени, близкий к окончанию счета ^ = ЗОмс) - на рисунках 4 и 5. На всех рисунках не показаны стенки контейнера. Для сравнения (справа) показано формоизменение ТУК в случае его индивидуального падения. Согласно расчетам, процесс деформирования ТУК в составе СГКК заметно отличается. Размещение в СГКК позволяет исключить интенсивный отскок ТУК, который наблюдается в случае, когда ТУК падает на преграду отдельно.

пятствует корпус СГКК, который в результате удара о преграду приобретает значительные формоизменения (дно СГКК прижимает ТУК к

Отскоку ТУК пре-

Рисунок 3 - Форма СГКК и ТУК в начальный момент времени

Рисунок 4 - Деформированное состояние СГКК и ТУК

Рисунок 5 - Деформированное состояние СГКК и ТУК

внутренней поверхности крышки), а также деформированные элементы системы раскрепления Фактически ТУК оказывается «укрытым» корпусом СГКК (см. рисунок 5). При этом полного отрыва системы «СГКК-ТУК-ОЯТ» от преграды не происходит. Расчет показал, что при совместном деформировании СГКК и ТУК болтовое соединение крышки и корпуса ТУК разрушается. Крышка ТУК сдвигается со своего посадочного места, однако полностью не покидает его.

Характер совместного движения крышки и корпуса ТУК можно проследить, анализируя представленные на рисунке 6 кривые изменения скорости вдоль поверхности преграды. В период времени Лг~8 -14 мс происходит разрушение болтового соединения крышки и корпуса ТУК. Крышка ТУК становится свободной. В результате заваливания ТУК на бок (интервал времениА1= 13— 20 мс) крышка выдвигается со своего посадочного места в корпусе ТУК. Это происходит в период времениД 1=14-18 мс, о чем свидетельствует различный характер изменения кривых скорости на крышке и корпусе ТУК (см. рисунок 6). Начиная с момента времени 1=20 мс кривые скорости на крышке и корпусе ТУК практически совпадают. Это указывает на то, что относительное смещение корпуса и крышки ТУК полностью отсутствует. Следовательно, крышка ТУК, выдвинувшись из корпуса на определенную величину, остается на месте. Максимальная величина выдвижения крышки на участке, противоположном зоне контакта, не превышает половины высоты посадочного участка корпуса ТУК. На участке, находящемся непосредственно вблизи места удара, крышка практически не выдвигается, поскольку на протяжении всего процесса деформирования она остается поджатой к корпусу ТУК.

Рисунок 6 - Изменение скорости элементов ТУК

В процессе взаимодействия с преградой ТУК сохраняет свою целостность и остается зафиксированным элементами существенно деформированного СГКК. Следовательно, полость ТУК остается закрытой, несмотря на разрушение болтового соединения крышки и корпуса ТУК. Этим самым полностью исключается выброс чехла с ОТВС из полости ТУК, а, следовательно, и самих ОТВС из чехла.

Тепловое состояние. В нормальных условиях перевозки температура внешней поверхности ТУК-19 не превышает регламентируемое Правилами НП-053-04 и № Т8-11-1 значение 50 °С. В условиях аварийного термического воздействия температура оболочек твэлов ниже допустимой температуры.

Уровень излучения на поверхности упаковки, а также СГКК не превышает допустимого значения 2 мЗв/ч. При перевозке воздушным транспортом максимальный расчетный уровень излучения на поверхности воздушного судна с размещенными на его борту шестью СГКК с упаковками не превышает 0,25 мЗв/час, на расстоянии 2 м от поверхности - 0,05 мЗв/час. Эти величины ниже допустимых значений 2 мЗв/час и 0,1 мЗв/час, соответственно.

Максимальное значение мощности дозы излучения на ближайшей перегородке воздушного судна, за которой находится обслуживающий персонал, в соответствии со схемой размещения СГКК с упаковками в воздушном судне, составляет не более 0,015 мЗв/час, что не превышает допустимого значения, равного 0,02 мЗв/час.

В аварийных условиях перевозки мощность дозы излучения на расстоянии 1 м от поверхности упаковки не превышает 0,038 мЗв/час, что значительно меньше допустимого значения 10 мЗв/час.

Потери радиоактивного содержимого. В нормальных условиях перевозки, а также после первой серии аварийных воздействий потери радиоактивного содержимого значительно ниже допустимых значений. Для второй серии аварийных воздействий (соударение с преградой со скоростью не менее 90 м/с) возможен выход в окружающую среду мелкодисперсных частиц ОЯТ. Количество диспергированных мелкодисперсных частиц может составить (1-5) % от общего количества содержащегося в упаковке ОЯТ, что по активности составляет от 2,6Аг до 13Аг- Такой выход активности может привести к незначительному локальному загрязнению местности вокруг эпицентра аварии.

Ядерная безопасность. При нагружениях, моделирующих первую серию аварийных воздействий, максимальное значение коэффициента размножения нейтронов составит 0,667. Для второй серии аварийных воздействий (соударение с преградой со скоростью не менее 90 м/с) проанализированы консервативные сценарии формирования гомогенных (цилиндрической и сферической) конфигураций топлива, смешанного с водой. Расчеты показали, что для всех

рассмотренных случаев конфигурации ядерного материала после аварийных воздействий K„|„j, < 0,9. И в том, и в другом случае значение К ^ф не превышает допустимой величины, равной 0,95.

Комплекс экспериментальных, расчетных и опытно-конструкторских работ завершился созданием транспортного пакета, включающего специализированный грузовой крупнотоннажный контейнер и транспортные упаковочные комплекты ТУК-19. Обоснована безопасность и проведена сертификация перевозок воздушным транспортом ОЯТ ИР в ТУК-19 в составе транспортного пакета. С использованием транспортного пакета выполнено девять воздушных перевозок ОЯТ ИР: из Румынии (июнь 2009 г., июль-декабрь 2012 г.), из Ливии (декабрь 2009 г.), из Узбекистана (август-октябрь 2012 г.), из Казахстана (декабрь 2014 г.).

Во второй главе приведены результаты экспериментальных, расчетных и опытно-конструкторских работ по разработке упаковки типа С для перевозки воздушными судами ОТВС ИР. При проведении всех расчетов и обоснований в рамках данной работы в качестве объекта перевозки была выбрана ОТВС ИРТ-ЗМ, имеющая максимальные массу, активность и тепловыделение из всех ОТВС исследовательских реакторов, расположенных за границей.

Разработанная упаковка включает в себя контейнер SKODA VPVR/M и защитно-демпфирующий кожух. Для обоснования конструкции ЗДК были определены предельные характеристики герметичности и запасы прочности контейнера SKODA VPVR/M. Эксперименты по определению предельных характеристик герметичности предусматривали измерение утечки контрольного газа (гелия) из контейнера в зависимости от величины раскрытия стыка между вторичной крышкой и корпусом контейнера, герметизируемых прокладкой Helicoflex. На рисунке 7 приведены экспериментальные результаты. Согласно

расчетам, зависимость утечки от величины раскрытия стыка описывается эмпирической зависимостью

lgu = -11,351 + 47,431-Д - 81,738-Д2 + 47,601-Д3, где и - утечка, м3-Па/с; Д - зазор между вторичной крышкой и корпусом контейнера, мм.

Полученные результаты полностью соответствуют диаграмме деформирования проклад-

6 Согласно Правилам НП-053-04 н № ТБ-Я-!, упаковка типа С - упаковочный комплект, содержащий радиоактивный материал с активностью, превышающей ЗОООА| или 100 ОООА2 (в зависимости от того, какое значение является более низким) для радиоактивного материала особого вида и более 3000А2 для других радиоактивных материалов.

У

U 0.4 0.1 Ol 1 PlFK^UT» СТШ1| КМ

Рисунок 7 - Результаты определения утечки (и)

ки Helicoflex, согласно которой величина обратного хода, при которой прокладка сохраняет герметизирующую способность, составляет —0,7 мм.

Прочность корпуса контейнера, крышек, болтов крепления вторичных крышек сохраняется вплоть до падения с высоты 9 м, при этом возможно кратковременное раскрытие стыков между вторичными крышками и корпусом контейнера: до 0,4 мм при боковом падении и 0,75 мм при падении в осевом и угловом направлениях.

При падении с высоты 9 м сохраняются целостность чехла контейнера и ОТВС. Сохраняется возможность извлечения чехла с ОТВС из полости контейнера, а также самих ОТВС из секций чехла. Допустимо дальнейшее обращение с контейнером (перемещение, транспортирование).

Определены уровни предельных перегрузок на силовую конструкцию контейнера при механических воздействиях, вызванных осевым/боковым на-гружением инерционной силой и осевым/боковым ударным нагружением. Согласно расчетам, при осевом нагружении лимитирующим фактором являются пластические деформации силового корпуса и вторичных крышек. Перегрузка при данном виде воздействия не должна превышать 2000 ед. При боковом нагружении лимитируют усилия растяжения в болтах крепления вторичных крышек, что ограничивает перегрузку максимальным значением 2300 ед.

Показано, что требуемые значения перегрузок и массо-габаритных характеристик упаковки могут быть обеспечены для варианта использования контейнера SKODA VPVR/M без штатных демпферов при относительном диаметре упаковки X, удовлетворяющем условию 2,0 < X < 2,8 (Ä.=D/d, где D — наружный диаметр ЗДК, d — наружный диаметр контейнера SKODA VPVR/M).

При разработке системы амортизации ЗДК были рассмотрены различные материалы на основе гомогенной и гетерогенной структуры и проведены экспериментальные исследования, которые предусматривали определение механических характеристик образцов материалов и расчетные оценки эффективности их применения в конструкции ЗДК.

Из числа материалов с гомогенной структурой были рассмотрены: сотовые панели из нержавеющей стали 12Х18Н10Т и титанового сплава ОТ4, пе-ноалюминий, пористый алюминий, древесина. Варианты динамической защиты, основанные на использовании гетерогенной структуры, представляли собой наборные и сварные крупноячеистые конструкции (размер ячейки более 50 мм). Основой демпфирующих элементов являлись пластины, гнутые профили и сферы из титанового сплава ОТ4.

Согласно результатам расчетных оценок, массо-габаритные характеристики ЗДК на основе материалов с гомогенной структурой превышают пре-

дельные значения. По этой причине использование этих материалов в ЗДК неприемлемо. Требуемые характеристики ЗДК могут быть обеспечены путем применения динамической защиты на основе сфер из титанового сплава ОТ4.

На защитно-демпфирующий кожух была разработана конструкторская

документация. Схема ЗДК представлена на рисунке 8 (корпус условно показан прозрачным). Демпфирующие элементы изготовлены из двух полусфер путем сварки по контуру прилегания сплошным швом. Слои сфер разделены промежуточными стенками. Значение относительного диаметра для разработанной конструкции ЗДК составило X = 2,7.

Испытания изготовленных образцов сфер из титанового сплава ОТ4 на разрыв и на сжатие показали технологичность данной конструкции. Разрыв образцов происходил по основному металлу; при сжатии трещины распространялись преимущественно по направлению проката металла (рисунок 9).

Выполнены расчетные исследования прочности конструкций ЗДК и контейнера SKODA VPVR/M при осевом, боковом и угловом соударении с жесткой преградой со скоростью 90 м/с. Согласно расчетам, наибольшее формоизменения ЗДК происходит при угловом столкновении с преградой под углом 42 градуса.

Изменение во времени скорости и перегрузки на корпусе контейнера SKODA VPVR/M для данного случая падения представлены на рисунках 10 и 11.

Согласно расчетам, к моменту времени t=16,8 мс скорость на корпусе контейнера полностью снижается с начального значения Vo=90 м/с до нуля. С этого момента времени начинается отскок ЗДК с контейнером от преграды. В результате удара о преграду максимальный уровень перегрузки на корпусе кон-

а) общий вид ЗДК б) корпус нижней части ЗДК

Рисунок 8 - ЗДК, вариант «Сферы»

Рисунок 9 - Состояние образцов сфер из титанового сплава ОТ4 после испытаний на сжатие

тейнера достигает 1020 ед7.

скорость.м С

100

1000 800 600 400 200

Рисунок 10 - Изменение скорости корпуса Рисунок 11 - Изменение перегрузки на контейнера SKODA VPVR/M корпусе контейнера SKODA VPVR/M

На рисунке 12 показаны состояние упаковки на момент окончания численного расчета и кривая изменения во времени смещения контейнера SKODA VPVR/M, которое реализуется в результате деформирования ЗДК.

Рисунок 12 - Деформированное состояние ЗДК и кривая смещения контейнера SKODA VPVR/M в направлении падения

Величина смещения контейнера SKODA VPVR/M в направлении вектора скорости составляет 1100 мм. Величина зазора, оставшегося между торцом контейнера и поверхностью преграды, равна 127 мм8.

На корпусе контейнера повышенный уровень деформаций реализуется в локальной зоне на торце фланца корпуса в месте, где он взаимодействует с полостью ЗДК. Вглубь конструкции данная зона практически не распространяется. Максимальный уровень интенсивности деформаций в данной зоне достигает ~30 % и превышает величину относительного удлинения для материала, из которого выполнен корпус контейнера (5=20 %). Возникновение локальной зоны не

7 При осевом столкновении максимальный уровень перегрузки на корпусе контейнера достигает 1500 ед., при боковом столкновении — 1580 ед.

8 При осевом столкновении величина зазора составляет 311 мм. при боком - 251 мм.

влияет на несущую способность корпуса контейнера, поскольку высокий уровень деформаций в ней обусловлен исключительно деформациями сжатия. По мере удаления от ударной зоны уровень напряженного состояния в корпусе контейнера резко снижается. Вдали от места удара корпус деформируется упруго.

На вторичной крышке контейнера, которая находится вблизи места удара, уровень деформаций не превышает 1,5 %. При этом зоны повышенных деформаций в основном зафиксированы на внешней поверхности крышки вокруг отверстий для болтов, с помощью которых она крепится к цилиндрическому корпусу контейнера. В верхней области, удаленной от места удара, вторичная крышка деформируется упруго.

На рисунках 13 и 14 показано поле распределения интенсивности напряжений в болтовом соединении между вторичной крышкой и корпусом контей-

зоны повышенных деформаций. Чем ближе к зоне удара, тем уровень напряжений на болтах ниже. Такой характер распределения напряженного состояния обусловлен тем, что в процессе совместного деформирования конструкции болты своим телом локально взаимодействуют с поверхностью соответствующих отверстий вторичной крышки контейнера. Максимальный уровень напряжений, реализующихся в болтовом соединении, не превышает 45 кг/мм2, что в 1,4 раза ниже предела текучести для материала болтов (о0.2 = 64 кг/мм2).

Таким образом, прочность болтового соединения вторичной крышки и корпуса контейнера, находящегося непосредственно вблизи ударной зоны, сохраняется; болты данного соединения деформируются в упругой области.

Дополнительно оценивалось состояние стыка между корпусом контейнера SKODA VPVR/M и вторичной крышкой, находящейся вблизи места удара. Расположение анализируемых участков конструкции показано на рисунке 15, кривые раскрытия стыка представлены на рисунке 16.

Рисунок 13 - Поле Рисунок 14 - Расположение распределения напряжений контролируемых

в болтовом соединении сечений болтов

нера, которое находится непосредственно вблизи ударной зоны. На рисунках видно, что поле напряжений в болтовом соединении распределено неравномерно. Наиболее нагружены болты, расположенные вдали от ударной зоны. Именно в них формируются локальные

раскрытие стыка, мм

Рисунок 15 - Участки контроля раскрытия стыков

О 6000 12000 18000

время, мкс

Рисунок 16 - Раскрытие стыков между вторичными крышками и корпусом контейнера

В результате ударного воздействия максимальная величина раскрытия стыка не превышает -0,55 мм и реализуется в зоне, удаленной от места удара9. На участке, находящемся вблизи места удара, стык на всем временном интервале деформирования конструкции находится в замкнутом состоянии. Для другой вторичной крышки практически на всем временном интервале деформирования конструкции стык находится в замкнутом состоянии.

Согласно результатам расчетных исследований, ЗДК со сферическими демпфирующими элементами из титанового сплава ОТ4 обеспечивает выполнение требований по перегрузкам и массо-габаритным характеристикам упаковки.

Упаковка типа С, включающая контейнер SKODA VPVR/M и ЗДК, зарегистрирована в российском реестре под номером «ТУК-145/С».

Рассмотренный вариант конструкции ЗДК на основе сфер и результаты расчетных исследований явились основой для разработки технического решения на предполагаемое изобретение «Способ защиты особоопасных массивных грузов от интенсивных механических воздействий».

Проведены испытания макета ТУК-145/С в масштабе 1:2,5 на соударение с жесткой преградой. Для определения условий испытаний были выполнены расчетные исследования напряженно-деформированного состояния элементов макетов ЗДК и контейнера для различных углов встречи при соударении с преградой: 0; 5; 7; 10; 21 и 42 градуса. Скорость соударения во всех случаях составляла 95 м/с. Согласно расчетам, наибольшие нагружения элементы конструкции макета ТУК-145/С, обеспечивающие герметичность, получают в случае, когда угол отклонения продольной оси макета от нормали к поверхности преграды составляет 7 градусов.

9 При осевом падении максимальная величина раскрытия стыка составляет —0,23 мм и реализуется на участке вблизи ударной зоны. При боком падении максимальная величина раскрытия стыка составляет —0,28 мм и реализуется в зоне, удаленной от места удара.

Испытания проходили под наблюдением межведомственной комиссии, назначенной Распоряжением Государственной корпорации по атомной энергии «Росатом». В качестве испытательной площадки был использован ракетный трек ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ». Вид ракетного поезда с макетом ТУК-145/С на рельсовых направляющих до начала испытаний и момент подлета макета к преграде представлены на рисунках 17 и 18.

Согласно результатам измерений, скорость столкновения макета ТУК-145/С с мишенью составила 91,6±0,9 м/с, угол встречи 6,8±0,2 градусов.

В процессе дефектации макета контейнера SKODA VPVR/M было установлено, что его исходная конфигурация и размеры не изменились. Без изменения остались также характеристики элементов конструкции, отвечающих за систему герметизации макета. Испытание подтвердило сходимость расчетных данных о конечном состоянии макета ТУК-145/С с экспериментальными, что позволило использовать расчетные методы для обоснования безопасности полномасштабного ТУК-145/С с ОТВС ИР при перевозке воздушным транспортом.

Проведены технологические испытания полномасштабного ТУК-145/С, подтверждающие возможность выполнения операций по формированию упаковки (загрузка контейнера SKODA VPVR/M в ЗДК) и ее загрузке в самолет Ан-124-100 на автомобильном полуприцепе и роликовой системе.

Выполнены расчетные обоснования безопасности транспортирования ОЯТ ИР в ТУК-145/С воздушным транспортом в нормальных и аварийных условиях перевозки. Расчеты охватывали все аспекты требований Правил НЛ-053-04 и № TS-R-1: прочность, тепловое состояние, потери радиоактивного содержимого, радиационную и ядерную безопасность.

Расчетные исследования состояния упаковки в аварийных условиях перевозки были выполнены для первой и второй (столкновение с мишенью при скорости не менее 90 м/с) серий аварийных воздействий.

Рисунок 17 - Ракетный поезд с макетом ТУК-145/С до начала испытания

Рисунок 18 - Момент подлета макета ТУК-145/С к преграде

Прочность. При нагружениях, моделирующих первую серию воздействий, сохраняются герметичность ТУК-145/С, прочность чехла и целостность находящихся в нем ОТВС.

При нагружениях, моделирующих вторую серию аварийных воздействий, анализ динамики деформирования ТУК-145/С был выполнен для случая, когда угол встречи упаковки с преградой составляет 7 градусов. Скорость соударения с преградой принималась 90 м/с; ТУК-145/С был ориентирован таким образом, что ударное воздействие приходилось на верхнюю наружную крышку контейнера SKODA VPVR/M, где располагается заглушка клапана.

Согласно расчетам, при столкновении упаковки с преградой ЗДК снижает уровень перегрузок, реализующихся на корпусе контейнера SKODA VPVR/M, до 1230 ед. В зоне удара ЗДК деформируется на 408 мм при исходной высоте демпфирующего слоя торцевой зоны, равной 776 мм.

Максимальный уровень деформаций в конструкции контейнера имеет место в локальной области на корпусе, примыкающей к зоне удара, и составляет ~22 %. Данный уровень деформаций не превышает величину относительного удлинения для материала, из которого выполнен цилиндрический корпус контейнера SKODA VPVR/M д[ = 25 %). Локальная деформированная зона не влияет на несущую способность корпуса контейнера, поскольку она обусловлена исключительно деформациями сжатия.

Болты соединения «вторичная крышка - корпус контейнера» деформируются упруго. Максимальный уровень напряжений, реализующийся в этих болтах, не превышает 45 кг/мм2, что в 1,4 раза ниже предела текучести для материала болтов (сто.2 = 64 кг/мм2).

В начале процесса деформирования контейнера SKODA VPVR/M происходит кратковременное раскрытие стыка между корпусом контейнера и его верхней вторичной крышкой. Расположение участков и полученные кривые раскрытия стыков представлены на рисунке 19. Длительность раскрытия составляет

рифыше CIMKJ.MU

б) диаграмма изменения величины стыка

а) участки конструкции контроля раскрытия стыков

Рисунок 19 - Раскрытие стыка между верхней вторичной крышкой и корпусом контейнера

не более 1,5 мс. На участке В стык раскрывается на ~0,58 мм, на участке А -на -0,24 мм.

При дальнейшем деформировании конструкции стык замыкается и остается замкнутым до окончания численного расчета. Стык между другой вторичной крышкой и корпусом контейнера (область, удаленная от места удара) в самом начале процесса деформирования конструкции замыкается, и в таком состоянии остается вплоть до момента окончания численного расчета (участки С, D).

Чехол контейнера SKODA VPVR/M деформируется упруго за исключением малых локальных зон, в которых деформации достигают достаточно высокого уровня. Данные локальные зоны в основном находятся в верхней части чехла на участках, где чехол непосредственно взаимодействует с поверхностью верхней первичной крышки контейнера. Несмотря на наличие локальных зон повышенных деформаций, целостность чехла сохраняется. Сохранение прочности и целостности секций чехла свидетельствует об отсутствии возможности взаимодействия соседних ОТВС.

Тепловое состояние ТУК-145/С было исследовано для варианта размещения в упаковке 36 ОТВС ИРТ-ЗМ с суммарной величиной остаточного тепловыделения 450 Вт. Согласно требованиям Правил НП-053-04 и №TS-R-1 применительно к аварийным условиям перевозки расчеты были выполнены для усиленного пожара (температура 800 °С в течение 1 ч) с последующим естественным охлаждением на воздухе при температуре плюс 38 °С при действии инсоляции. Согласно результатам расчетов, в нормальных условиях перевозки температура внешней поверхности ТУК-145/С не превышает регламентируемое Правилами НП-053-04 и № TS-R-1 значение 50 °С. В условиях аварийного термического воздействия температура оболочек твэлов ниже допустимой температуры.

Радиационная безопасность транспортирования ОЯТ ИР в ТУК-145/С воздушным транспортом была обоснована в консервативном предположении, что все ОТВС разрушаются и осыпаются на дно контейнера, что приводит к повышению плотности радиоактивного содержимого. Исходя из величины свободного объема контейнера SKODA VPVR/M, куда может произойти осыпание, было получено, что удельная плотность источников излучения и, соответственно, максимальная мощность дозы излучения повысится не более чем в пять раз. Расчеты показали, что в этом случае максимальная мощность дозы излучения на расстоянии 1 м от поверхности ТУК не превысит 0,1 мЗв/ч, что значительно ниже допустимой величины 10 мЗв/час.

Потери радиоактивного содержимого. Согласно результатам расчетов, потеря радиоактивного содержимого из ТУК-145/С в нормальных условиях воздушной перевозки не превысит 3,19-105 Бк/час, что составляет примерно 3,2% от допустимого значения.

Для аварийных условий перевозки расчет был выполнен в предположении раскрытия стыка между вторичной крышкой и корпусом контейнера на величину 0,58 мм, что приведет к увеличению утечки до 8,9-10'3 м3-Па/с. Было принято, что указанная величина утечки постоянна в течение нормируемого Правилами НП-053-04 и № TS-R-1 отрезка времени, равного одной неделе. При данных допущениях потеря радиоактивного содержимого за одну неделю не превысит 3,6-1012 Бк, что составляет примерно 4 % от допускаемого значения.

Ядерная безопасность. Расчетные исследования показали, что заметное влияние ЗДК в конструкции упаковки на критичность отсутствует. Поэтому при обосновании ядерной безопасности ЗДК не учитывался, рассматривался только контейнер SKODA VPVR/M. Показано, что при осевом столкновении ТУК-145/С эффективный коэффициент размножения нейтронов не превышает 0,707, при боковом столкновении - 0,725. Максимальное значение К-^ф в случае разрушения ОТВС и гомогенного перемешивания топлива с водой в пределах ячеек чехла составляет 0,942.

Расчетные оценки ядерной безопасности бесконечной группы упаковок показали, что максимальное значение Кэфф не превышает 0,1 в нормальных условиях перевозки и 0,7 — в аварийных условиях. Индекс безопасности по критичности равен нулю.

Комплекс экспериментальных, расчетных и опытно-конструкторских работ завершился созданием первой в мире упаковки типа С для транспортирования ОЯТ ИР воздушными судами. В данной упаковке выполнено четыре воздушные перевозки ОЯТ ИР: из Вьетнама (июль 2013 г.), из Венгрии (октябрь-ноябрь 2013 г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе решена научно-техническая задача, имеющая важное прикладное значение - обоснование возможности и практическая реализация применения воздушных судов для транспортирования облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов в упаковках типа B(U) и типа С. Все обоснования были выполнены с использованием сертифицированных программных продуктов и охватывали все аспекты требований Правил НП-053-04 и № TS-R-1: прочность, тепловое состояние, потери радиоактивного содержимого, радиационную и ядерную безопасность.

Диссертация содержит совокупность новых научных результатов и положений. Основные результаты исследований и разработок, представленные в диссертационной работе, состоят в следующем.

Для воздушных перевозок ОЯТ ИР в упаковках типа B(U) предложено использование транспортного пакета, включающего специализированный грузовой крупнотоннажный контейнер и транспортные упаковочные комплекты ТУК-19. Разработана конструкция СГКК для размещения одной, двух и трех упаковок ТУК-19. Выполнен расчетный анализ безопасности перевозки трех ТУК-19 в составе транспортного пакета. Согласно результатам анализа, наибольшее формоизменение упаковки ТУК-19 происходит в результате второй серии аварийных воздействий (столкновение с преградой со скоростью не менее 90 м/с) при угловом столкновении с преградой крышей СГКК. При этом все три ТУК-19 сохраняют свою целостность, выброс ОЯТ из ТУК исключен. Возможен выход в окружающую среду мелкодисперсных частиц ОЯТ. Количество диспергированных частиц может составить 1-5% от общего количества, содержащегося в упаковке ОЯТ, что по активности составляет от 2,6А2 до 13А2. Такой выход активности может привести к незначительному локальному загрязнению местности вокруг эпицентра аварии. Ядерная безопасность транспортирования ОЯТ ИР воздушным транспортом обеспечивается, максимальное значение коэффициента размножения нейтронов не превышает 0,9.

Разработана упаковка типа С (ТУК-145/С) для перевозки облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов воздушным транспортом, включающая контейнер SKODA VPVR/M и защитно-демпфирующий кожух. Для обоснования конструкции ЗДК определены предельные характеристики герметичности и запасы прочности контейнера SKODA VPVR/M. Для данного контейнера максимальная перегрузка в осевом направлении равна 2000 ед., в боковом 2300 ед. Предельная высота падения на жесткую преграду составляет 9 м; при этом сохраняется герметизирующая способность применяемых в кон-

струкции контейнера прокладок Helicoflex.

Выполнены расчетные обоснования вариантов компоновки ЗДК с учетом применения различных видов демпфирующих элементов на основе гомогенной и гетерогенной структуры. Согласно результатам оценок, требуемые значения перегрузок и массо-габаритных характеристик упаковки могут быть обеспечены для варианта использования контейнера SKODA VPVR/M без штатных демпферов при относительном диаметре упаковки X, удовлетворяющем условию 2,0 < А. < 2,8 (Х= D/d, где D - наружный диаметр ЗДК, d - наружный диаметр контейнера SKODA VPVR/M). При этом демпфирующие элементы ЗДК должны быть выполнены в виде полых сфер из титанового сплава ОТ4. Для указанных элементов определены прочностные свойства при различной ориентации физико-геометрических неоднородностей в зонах утонения стенок сфер и сварного шва относительно направления действия силы сжатия.

Разработана конструкция ЗДК. Выполнены расчетные исследования прочности конструкций ЗДК и контейнера SKODA VPVR/M при осевом, боковом и угловом соударении с жесткой преградой со скоростью 90 м/с. Согласно результатам этих исследований, максимальные деформации и наименьший запас демпфирующих свойств ЗДК реализуется в случае столкновения упаковки с мишенью под углом 42 градуса.

Проведены испытания макета ТУК-145/С в масштабе 1:2,5 на соударение с преградой. Для обоснования редакции испытания проведены расчетные исследования зависимости деформирования упаковки от угла встречи с мишенью при скорости соударения 95 м/с. Согласно результатам расчетов, наибольшие повреждения макет контейнера SKODA VPVR/M получает в случае, при котором угол отклонения продольной оси макета ТУК-145/С от нормали к поверхности преграды составляет 7 градусов. По результатам измерений и дефектации:

- скорость столкновения макета ТУК-145/С с мишенью составила 91,6±0,9 м/с, угол столкновения 6,8±0,2 градусов;

- макет контейнера SKODA VPVR/M находился внутри макета ЗДК;

- исходная конфигурация, размеры макета контейнера SKODA VPVR/M и отвечающих за систему герметизации элементов не изменились.

Испытание подтвердило сходимость расчетных данных о конечном состоянии макета ТУК-145/С с экспериментальными. Это позволило использовать расчетные методы для обоснования безопасности полномасштабного ТУК-145/С с ОТВС исследовательских реакторов в соответствии с требованиями Правил НП-053-04 и № TS-R-1. Согласно расчетам, безопасность перевозки воздушными судами ОЯТ ИР в ТУК-145/С в нормальных и аварийных услови-

ях перевозки (включая соударение с жесткой преградой со скоростью не менее 90 м/с) обеспечивается.

Проведены технологические испытания полномасштабного ТУК-145/С, подтверждающие возможность выполнения операций по формированию упаковки (загрузка контейнера SKODA VPVR/M в ЗДК) и ее загрузке в самолет Ан-124-100 на автомобильном полуприцепе и роликовой системе.

Подготовлено и направлено на рассмотрение в Федеральный институт промышленной собственности заявление о выдаче патента Российской Федерации на изобретение «Способ защиты особоопасных массивных грузов от интенсивных механических воздействий». Получено решение о выдаче патента.

Получены сертификаты (разрешения) в Государственном компетентном органе РФ на конструкцию упаковки и перевозку ОЯТ ИР. Выполнено 13 воздушных перевозок ОЯТ ИР, из них девять в ТУК-19 в составе транспортного пакета и четыре - в упаковке ТУК-145/С.

Результаты диссертационной работы расширяют перспективы разработки технических средств для воздушных перевозок радиоактивных материалов высокой активности, отработавшего ядерного топлива исследовательских реакторов, включая ураносодержащие жидкости, а также отработавшего ядерного топлива энергетических реакторов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ АВТОРОМ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Komarov, S. Experience in Organization of Work on Shipment Safety J ustification and Preparation of Certificates / A. Dorofeev, B. Kanashov, S. Komarov // Regional Workshop on RRRFR Program Lessons Learned, Varna, Bulgaria, 22-25 June 2009.

2. Комаров, C.B. Решения повышенной безопасности при перевозке отработавшего топлива исследовательских реакторов / С.В. Комаров, М.В. Барышников, А.В. Смирнов // Международная выставка и конференция «АТОМЭКО-2009» : Сб. докл. - М., 2009. - С. 8—10.

3. Комаров, С.В. Первый опыт воздушной перевозки ОТВС ИР в транспортных упаковочных комплектах ТУК-19 / О.П. Баринков, Б.А. Канатов, С.В. Комаров [и др.] // Международная выставка и конференция «АТОМЭКО-2009» : Сб. докл. - М., 2009. - С. 2-4.

4. Комаров, С.В. Опыт организации мевдународных перевозок делящихся материалов в рамках программы RRRFR / А.Н. Дорофеев, Б.А. Канатов, С.В. Комаров // IV Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий: обеспечение безопасности при транспортировании радиоактивных материалов» «АТОМТРАНС-2009» : Сб. докл. - СПб., 2009. -С. 8-10.

5. Komarov, S. RRRFR - Romanian Project Achievements / I. Bolshinsky, R. Allen, S. Komarov [et al.J // IV International Nuclear Forum «Safety of Nuclear Technologies: Transport of Radioactive Material - ATOMTRANS-2009», St. Petersburg, 28 September-2 October 2009.

6. Komarov, S. Multimodal Shipments Under Program On Russian-origin Research Reactor SFA Return to Russian Federation / A. Dorofeev, A. Ivashchenko, S. Komarov [et al.] // Transactions RRFM-2010. — Marrakech, Morocco, 2010. - P. 118-122.

7. Komarov, S. First Experience in International Air Transportation of RR SFA in Russian-Made TUK-19 Casks / A. Dorofeev, B. Kanashov, S. Komarov [et al.] // Transactions RRFM-2010. -Marrakech, Morocco, 2010. - P. 114-117.

8. Komarov, S. SNF Air Shipment. Year 2009 Lessons Learned and Prospects / A. Buchelnikov, A. Dorofeev, S. Komarov [et al.] // Regional Workshop on RRRFR Program Lessons Learned, Poiana-Brasov, Romania, 25-28 May 2010.

9. Комаров, C.B. Транспортирование ОЯТ по воздуху: обоснование безопасности / А.Н. Дорофеев, Б.А. Канашов, С.В. Комаров [и др.] // Безопасность окружающей средн. - 2010. - №1. -

C. 42-45.

10. Komarov, S. Туре С Package / D. Derganov, A. Ivashkin, S. Komarov [et al.] // RRRFR Lessons Learned Workshop, Jackson, Wyoming, June 7-10,2011.

11. Комаров, C.B. Подготовка первой авиаперевозки ОЯТ, сертифицированной по новым правилам / О.П. Баринков, Б.А. Канашов, С.В. Комаров [и др.] // Безопасность окружающей среды. - 2011. - № 1 (спецвыпуск). - С. 67-71.

12. Комаров, С.В. Ливия: межконтинентальный перелет / О.П. Баринков, С.В. Комаров // Безопасность окружающей среды. - 2011. - №1 (спецвыпуск). - С. 82-83.

13. Komarov, S. Licensing Air and Transboundary Shipments of Spent Nuclear Fuel / M.E. Budu,

D. Derganov, S. Komarov [et al.] // International Conference on the Safe and Secure Transport of Radioactive Material : The Next Fifty Years of Transport - Creating a Safe, Secure and Sustainable Framework. Vienna, Austria, 17-21 October, 2011.

14. Комаров, C.B. Мультимодальные перевозки в программе репатриации ОТВС ИР российского производства в Российскую Федерацию / С.В. Комаров, А.Н. Дорофеев, А.А. Ива-щенко [и др.] // Черемшанские чтения : сб. докл. в 3-х частях. — Димитровград : ДИТИ НИЯУ МИФИ, 2012.-Часть 1.-С. 97-106.

15. Комаров, С.В. Мультимодальные перевозки в программе репатриации ОТВС ИР российского производства в Российскую Федерацию / А.Н. Дорофеев, А.А. Иващенко, Комаров С.В. [и др.] // VI Международная конференция АТОМЭКО-2012, М., 16-17 октября 2012 г.

16. Комаров, С.В. Первый опыт международной воздушной перевозки ОТВС ИР в российских транспортных упаковочных комплектах ТУК-19 / О.П. Баринков, А.Н. Дорофеев, С.В. Комаров [и др.] // Российско-французский семинар по вопросам безопасности перевозок радиоактивных материалов, С.-Петербург, 18-22 июня 2012 г.

17. Комаров, С.В. Упаковка типа С: история создания и перспективы использования / Д.В. Дерганов, А.И. Ивашкин, С.В. Комаров [и др.] // VII Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий: транспортирование радиоактивных материалов -«АТОМТРАНС-2012», С.-Петербург, 17-21 сентября 2012 г.

18. Комаров, С.В. Обеспечение безопасности воздушных перевозок ОЯТ ИР / М.Е. Буду, Б.А. Канашов, С.В. Комаров [и др.] // VII Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий: транспортирование радиоактивных материалов - «АТОМТРАНС-2012», С.Петербург, 17-21 сентября 2012 г.

19. Комаров, С.В. Опыт организации нерегулярных перевозок радиоактивных материалов / А.Е. Бучельников, Д.В. Дерганов, С.В. Комаров [и др.] // VII Международный ядерный форум «Безопасность ядерных технологий: транспортирование радиоактивных материалов -«АТОМТРАНС-2012», С.-Петербург, 17-21 сентября 2012 г.

20. Komarov, S. Technology of Loading the SNF in Vietnam / S. Kashkirov, S. Komarov // The 6th Regional Lessons Learned Workshop on Russian Research Reactor Fuel Return Program, Tihany, Hungary, 12-15 June, 2012.

21. Komarov, S. Type С package / D. Derganov, A. Ivashkin, S. Komarov S. [et al.] // The 6th Regional Lessons Learned Workshop on Russian Research Reactor Fuel Return Program, Tihany, Hungary, 12-15 June, 2012.

22. Комаров, C.B. Упаковка типа С: новые горизонты перевозки ОЯТ / О.А. Савина, C.B. Комаров [и др.] // Международная научно-практическая конференция «Обращение с ОЯТ и РАО: ликвидация ядерного наследия и шаг в энергетическое будущее», Димитровград, 26-27 июня 2012 г.

23. Ивашкин, А.И. Пеноалюминий и сотовые конструкции как альтернатива древесине в транспортных контейнерах для отработавшего ядерного топлива / А.И. Ивашкин, С.В Комаров // Русский инженер. - 2012. - №2 (33). - С. 62-65.

24. Ивашкин, А.И. Прочностные свойства полых титановых сфер в условиях динамического нагружения / А.И. Ивашкин, C.B. Комаров // В мире научных открытий. — 2012. - №1.1 (25) Математика. Механика. Информатика. - С. 39-52.

25. Komarov, S. Seven SNF Air Shipments in Type В Packages - Summary and Lessons Learned / M.E. Budu, S. Komarov, K. Allen [et al.] // International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013), San-Francisco, California, USA, August 1823,2013.

26. Komarov, S. Multimodal Shipments Under Program on Russian-Origin Research Reactor SNF Return to the Russian Federation / A. Dorofeev, A. Ivashchenko, S. Komarov [et al.] // International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013), San-Francisco, California, USA, August 18-23,2013.

27. Komarov, S. Description of Type С TUK-145/C Package Design. Certification in Russia / A. Ivashkin, S. Komarov, D. Derganov [et al.] // International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013), San-Francisco, California, USA, August 1823, 2013.

28. Komarov, S. Perspectives For TUK-145/C Cask International Licensing and Further Utilization / M.E. Budu, S. Komarov, D. Derganov [et al.] // International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013), San-Francisco, California, USA, August 1823,2013.

29. Komarov, S. Removal of Research Reactor Spent Fuel From Dalat Nuclear Research Institute to Russia for Reprocessing / S. Kashkirov, S. Komarov, Nguyen Nhi Dien [et al.] // International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013), San-Francisco, California, USA, August 18-23,2013.

30. Komarov, S. Emergency Preparedness During RM Shipment by Air. Experience and Prospects / A. Buchelnikov, V. Ershov, S. Komarov [et al.] // International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM-2013), San-Francisco, California, USA, August 1823,2013.

31. Komarov, S. Perspectives For TUK-145/C Cask International Licensing and Further Utilization / M.E. Budu, S. Komarov, D. Derganov [et al.] // World Nuclear Association, Working Group: Transport, London, UK, 10 September, 2013.

32. Комаров, C.B. Десятилетний опыт организации перевозок в рамках программы RRRFR / А.В. Смирнов, Б .А. Канашов, C.B. Комаров [и др.] // Безопасность окружающей среды. - 2013. -№1.-С. 72-78.

33. Комаров, C.B. Репатриация низкообогащенного уранового отработавшего ядерного топлива в Россию для переработки / М.В. Барышников, А.Е. Бучельников, C.B. Комаров [и др.] // Безопасность окружающей среды. - 2013. - №2. - С. 34-37.

Комаров Сергей Владимирович

Обоснование возможности транспортирования облученных тепловыделяющих сборок исследовательских реакторов воздушным транспортом

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 23.03.2015. Формат 60 х 84 V|6. Усл. печ. л. 1,25. Уч.-изд. л. 1,05

Тираж 100 экз. Отпечатано в типографии «Мир печати» Ульяновская обл., г. Димитровград, пр. Ленина, 35