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原文传递工业辐照放射源运输货包安全性研究

论文题名：	工业辐照放射源运输货包安全性研究
关键词：	放射性物质;运输货包;结构冲击;热应力;安全性
摘要：	在运输核物质过程中，由于某些运输原因，放射性物质运输货包发生破坏，导致核泄漏事故，造成人员伤亡、环境污染等严重后果。为此，在继续加强放射源运输监管力度与相关法律法规的制定的同时，放射源运输货包本身应对事故的安全性已成为核工业以及国家环保部关注焦点。　　放射性物质运输货包作为保证核物质不泄漏的一种重要容器，其结构强度，密闭性以及抗热冲击性能是其完成运输任务的重要因素。根据GB11806-2004的相关规定，货包在设计阶段需要经过力学试验和热工试验，试验达到评价标准后才能批准生产。本文主要采用有限元方法对力学试验和热工试验进行数值模拟。　　力学试验模拟主要内容:1）利用有限元方法，建立简化的放射性物质运输货包全尺寸的三维有限元模型。2）首先，运用隐式算法计算货包内螺栓的预应力;再运用非线性动力显式算法对货包在正常运输条件下以及事故运输条件下以顶角、侧面和顶面三种跌落角度冲击刚性靶的力学试验进行了有限元模拟。热工试验模拟主要内容:1）以货包两个筋板所夹的10°楔形的结构为研究对象，应用Abaqus/Standard模块提供的稳态算法和瞬态算法计算分析了货包内部存在衰变热时，在无暴晒环境、暴晒环境以及事故耐热环境下货包抵抗高温冲击的性能;2）应用顺序耦合法，计算分析了货包在上述三种工况下的热应力。　　力学试验模拟结果主要为:1）正常工况下，顶角下落时货包变形最大，货包内7块散热片塑性变形，隔热盖沿周向60°范围向下翘曲25mm，M10螺栓变形较大，内部M24螺栓完好;2）事故工况下，顶角下落时货包的损伤最严重，11块散热片产生严重塑性变形，螺栓M10有7个出现屈服并且破坏，隔热盖沿周向90°范围向下翘曲55mm，压盘与定位法兰产生少许错位，货包外筒肩部被冲击的下半区域严重屈曲变形，减振环内圈变椭，M24螺栓由于剪切有一定变形，但是未出现破坏。3）以货包设计准则对货包在各工况下的动态响应进行了评估:货包顶角下落的姿态可令货包损坏最严重，但是依然能保证货包的密闭性，货包是安全的。　　热工试验的模拟结果:1）获得货包在各个工况下的温度分布，以及铅层、货包内壁以及货包外壁的温升曲线。无暴晒工况时，铅层最高温度为114.3℃;暴晒工况时，铅层的最高温度为109℃;耐热工况时，铅层最高温度为233.2℃;正常条件和事故条件下，铅层最高温度均未超过铅的熔点;2)耐热工况时，货包热应力最大值为249.5MPa，发生在货包的外壁，小于许用设计值。因此，货包的热工设计满足热防护要求。　　以上得到的有限元计算结果，证明了该货包在力学和热工的防护作用满足设计要求，货包在遭受事故的情况下依然能保证内容物的安全。本文也为放射性物质运输货包的结构优化以及后续试验提供了导向。
作者：	唐自强
专业：	力学
导师：	李志强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	太原理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文