РБ-039-07 Руководство по безопасности "Обеспечение безопасности при транспортировании радиоактивных материалов (справочный материал к Правилам безопасности при транспортировании радиоактивных материалов, НП-053-04)"

     1.3. Классификация и пределы загрузки упаковок

1.3.1-С1. В данном пункте указаны три различных вида условий перевозок и три уровня степени тяжести возможных воздействий на груз РМ при перевозках. Это необходимо для дальнейшей классификации по методам испытаний упаковок.

1.3.1-С2. Обычные условия определяются теми воздействиями на груз, которые всегда имеют место на транспорте (ускорения, вибрация, колебания температуры окружающей среды, влажность и т.д.). НП-053-04, за исключением некоторых положений по температуре, ускорениям и вибрации, не устанавливают требований к испытаниям для обычных условий перевозки. Для конкретных видов транспорта они могут быть установлены дополнительно в соответствующих правилах. Также следует применять общее требование по п.2.8.14 НП-053-04 об использовании общих промышленных стандартов для конструктивного исполнения и изготовления упаковок.

1.3.1-С3. В общем виде нормальные условия или испытания на нормальные условия определяют те ситуации и воздействия при перевозке, после которых груз РМ обычно продолжает следовать без принятия каких-то специальных дополнительных мер. Хотя они и не являются обычными условиями, тем не менее полагается, что может отсутствовать даже констатация факта такого воздействия. В НП-053-04 принято, что нагрузки в нормальных условиях могут имитироваться испытаниями на нормальные условия, указанными в НП-053-04.

1.3.1-С4. В Правилах принято, что нагрузки, которые могут воздействовать на груз РМ в аварийных условиях, могут быть имитированы испытаниями на аварийные условия, указанными в Правилах.

1.3.1-С5. Испытания на нормальные и аварийные условия не полностью и не абсолютно точно имитируют те происшествия и аварии, которые возможны при перевозке. Тем не менее имеется достаточно много обоснований, устанавливающих, что такие испытания перекрывают по степени воздействия подавляющее большинство ситуаций на транспорте.

1.3.2-С1. Классификация упаковок в НП-053-04 и в данном пункте НП-053-04 установлена в зависимости от количества и степени опасности перевозимого РМ. Общий принцип такой - чем большую опасность представляет РМ, тем более жесткие требования предъявляются к конструкции упаковки, т.е. тем большим механическим, тепловым и другим возможным при перевозке воздействиям должна противостоять конструкция, а именно:

- упаковки с наиболее опасными РМ должны удовлетворять предъявляемым требованиям во всех условиях перевозки - обычных, нормальных и аварийных;

- упаковки РМ ограниченной и достаточно низкой опасности должны удовлетворять предъявляемым требованиям при нагрузках, которые могут воздействовать на упаковки при обычной перевозке и при незначительных происшествиях, но могут быть разрушены при серьезных авариях;

- упаковки с РМ крайне малой опасности должны быть рассчитаны только на обычные условия перевозки.

1.3.2-С2. Классификация упаковок в НП-053-04 проведена по типам в зависимости от степени радиационной опасности. По степени ядерной опасности специального обозначения типа упаковки не вводится, хотя устанавливаются конкретные требования к упаковкам с делящимися РМ, представляющими ядерную опасность.

1.3.2-С3. Конкретные требования к упаковкам различных типов указаны в соответствующих пунктах раздела 2 НП-053-04.

1.3.2-С4. Классификация упаковок в НП-053-04 полностью соответствует классификации упаковок в Правилах МАГАТЭ-96.

1.3.3-С1. Общим требованием к пределам загрузки упаковок служит требование о загрузке только того РМ, для которого упаковка была сконструирована (модернизирована) и прошла соответствующее согласование (утверждение). Более конкретные требования к пределам загрузки указаны в подпунктах данного пункта НП-053-04.

1.3.3.1-С1. Допустимые пределы загрузки освобожденных упаковок очень сильно различаются (в сотни и тысячи раз) в зависимости от физических свойств и изделия, в котором находится РМ. Увеличение допустимой активности при перевозках приборов и инструментов с РМ в общем виде обосновывается тем, что прибор сам служит дополнительным барьером против опасного воздействия материалов. Конкретные требования к таким приборам и инструментам приведены в НП-053-04.

1.3.3.2-С1. См. справки 5.6.1-С1, 5.6.1-С2 и 5.6.5-С1 настоящего Руководства.

1.3.3.2-С2. Концентрации, включенные в определения материалов НУА и ОПРЗ в Правилах МАГАТЭ издания 1973 г., были таковы, что в случае потери упаковки разрешенные материалы могли бы производить уровни излучения, превышающие приемлемый уровень для упаковки типа А в условиях аварий. Поскольку от промышленных упаковок, используемых для перевозки материалов НУА и ОПРЗ, не требуется удовлетворять предъявляемым к ним требованиям при транспортных авариях, в Правила МАГАТЭ издания 1985 были введены положения об ограничении содержимого упаковок до количества, которое позволит удерживать уровень излучения на расстоянии 3 м от незащищенного материала или объекта в пределах 10 мЗв/ч. Не ожидается, что геометрические изменения материалов НУА и ОПРЗ в результате аварии приведут к значительному повышению этого уровня внешнего излучения. Это ограничивает аварийные последствия, связанные материалом НУА и ОПРЗ, по существу, тем же уровнем, который относится к упаковкам типа А, где значение основано на незащищенном содержимом упаковки типа А, создающем уровни излучения 100 мЗв/ч на расстоянии 1 м (п.521.1 TS-G-1.1).

Определены пределы активности для перевозочного средства для материалов НУА и ОПРЗ; учитывалась повышенная опасность, представляемая жидкостями и газами, горючими твердыми веществами и уровнями загрязнения в условиях аварий (п.525.1 TS-G-1.1).

1.3.3.3-С1. Величины и для одного и того же радионуклида могут существенно различаться. То есть предел активности в упаковке типа А может быть различным в зависимости от того, относится или нет данный РМ по физико-химическим свойствам к РМ особого вида.

1.3.3.3-С2. Ограничения активности содержимого упаковок типа А ( для материалов особого вида и для материалов, не относящихся к особому виду) для любого радионуклида или комбинации радионуклидов выводятся на основе радиологических последствий, которые полагаются приемлемыми в рамках принципов радиологической защиты после разрушения упаковки в результате аварии. Метод определения значений и приведен в приложении I НП-053-04 (п.401.1 TS-G-1.1).

1.3.3.3-С3. В Правилах не предписаны ограничения по количеству упаковок типа А, перевозимых на транспортном средстве. Упаковки типа А перевозятся совместно и иногда в больших количествах. В результате источник в случае аварии при таких перевозках может быть больше, чем выход из единичной поврежденной упаковки. Но считается, что нет необходимости ограничивать величину потенциального источника, сокращая количество упаковок типа А на транспортном средстве. Большинство упаковок типа А содержит малую долю от значений или ; лишь малый процент грузов из упаковок типа А имеют активность больше, чем эквивалент одной полной упаковки типа А. Исследование, предпринятое в Великобритании [22], показало, что самая большая загрузка транспортного средства с большим количеством упаковок типа А была эквивалентна менее чем пяти полным упаковкам данного типа. Опыт также показывает, что упаковки типа А хорошо проявляют себя во многих аварийных условиях. Суммирование данных об инцидентах из США [23] и Великобритании [24] за период около 20 лет дает информацию о 22 авариях с грузами множества упаковок типа А. Выход радиоактивного содержимого имел место только в двух из этих случаев. Оба они привели к выходу активности порядка 10 . Еще один пример можно найти в описании аварии, случившейся в США в 1983 г. [25] с транспортным средством, перевозившим 82 упаковки (типа А и освобожденные) с суммарной активностью на борту 4. Две упаковки были разрушены с выходом материала активностью примерно 10 (п.401.2 TS-G-1.1).

1.3.3.4-С1. Пределы содержимого для упаковок типа В(U) и типа В(М) указываются в сертификатах-разрешениях об утверждении (п.415.1 TS-G-1.1).

1.3.3.4-С2. Для упаковок типа В(U) и типа В(М), предназначенных для перевозки по воздуху, пределы содержимого еще более ограничены меньшей из величин 3000 или 100000 для материалов особого вида и 3000 для других РМ (п.416.1 TS-G-1.1).

1.3.3.4-С3. Предел 3000 для материала не особого вида был установлен с учетом работы по анализу риска, выполненной Хубертом и др. [26] и касающейся поведения упаковки типа В в авариях при перевозке по воздуху. Он же является пороговым значением, для которого требуется утверждение перевозки упаковок типа В(М) (п.416.2 TS-G-1.1).

1.3.3.4-С4. Что касается предела радиоактивного содержимого для материала особого вида, то из системы следует, что для него значение 3000 было принято в качестве предела радиоактивного содержимого параллельно с пределом 3000 для такого материала. Однако для некоторых альфа-излучателей отношение к может достигать величины 10, что привело бы к эффективной потенциальной загрузке упаковки 3·10 в нерассеиваемом виде. Это виделось как нежелательно высокий уровень радиоактивного содержимого, в частности, если особый вид материала частично нарушается при очень тяжелой аварии. Предполагалось, что сходство между испытанием на столкновение для материала особого вида и испытания на механическое повреждение для упаковок типа В позволяет ожидать снижения выброса в 10 раз по сравнению с упаковкой типа В, позволяя увеличивать источник от 100 до 300000 . В качестве консервативной оценки было принято значение 100000 (п.416.3 TS-G-1.1).

1.3.3.4-С5. Радиоактивные материалы в нерассеиваемом виде или закрытые в прочной металлической капсуле представляют минимальную угрозу загрязнения, хотя опасность от прямого излучения остается. Дополнительная защита, обеспечиваемая для материалов особого вида, достаточна, чтобы перевозить материалы особого вида по воздуху в упаковке типа В(U) в количествах до 3000 , но не более значений 100000 для этого нуклида особого вида. Французские исследования показали, что некоторые материалы особого вида, утвержденные по существующим нормам, могут сохранять свою удерживающую функцию и при испытаниях для условий авиакатастроф [26] (п.416.4 TS-G-1.1).

1.3.3.5-С1. Конструкция упаковки типа С должна ограничивать потенциальный выход до приемлемых уровней при попадании упаковки в тяжелую авиакатастрофу. Пределы содержимого упаковки типа С, указываемого в сертификате-разрешении об утверждении, учитывают требования к испытаниям упаковок типа С, отражающие очень серьезные аварийные нагрузки, которые возможны при тяжелой авиакатастрофе. Конструкция должна также обеспечивать формы материала и его физического или химического состояния совместимость с системой защитной оболочки (система герметизации) (п.417.1 TS-G-1.1).

1.3.3.6-С1. Кроме соответствующих ограничений по величине активности, упаковки с делящимися РМ имеют ограничения по загрузке с точки зрения обеспечения ядерной безопасности (критичности).

1.3.3.6-С2. Важно, чтобы содержание делящегося материала в упаковке соответствовало утвержденному описанию ее содержимого, поскольку безопасность по критичности может быть чувствительной к количеству, типу, форме и конфигурации делящегося материала, фиксированных поглотителей нейтронов и (или) иных неделящихся материалов, включенных в содержимое. В описание разрешенного содержимого следует включать все материалы (например, внутренние резервуары, упаковочные материалы, части свободных пространств) или значительные примеси, которые возможно или по своей природе наверняка присутствуют в упаковке. Таким образом, при оценке безопасности следует тщательно учитывать весь диапазон изменения параметров, характеризующих все материалы, являющиеся возможными компонентами содержимого упаковки. Важно соответствие количества делящегося материала определенному в сертификате-разрешении об утверждении, потому что любые изменения могут вызывать увеличение коэффициента размножения нейтронов вследствие большего количества делящегося материала или в случае уменьшения его количества приводить к увеличению реактивности вследствие оптимизации замедления на воде (например, в сертификате-разрешении может требоваться перевозка полных топливных сборок без удаленных стержней). Включение делящегося материала или иных радионуклидов, не разрешенных для упаковки, может оказывать неожиданное влияние на безопасность по критичности (например, замена U-235 на U-233 может давать больший коэффициент размножения). Аналогично помещение одного и того же количества делящегося материала в гетерогенном или гомогенном распределении может значительно влиять на коэффициент размножения. Расположение в гетерогенной решетке дает более высокую реактивность для системы низкообогащенного урана, чем гомогенное распределение того же количества материала (п.418.1 TS-G-1.1).