Расчетно-экспериментальные исследования узла герметизации контейнера для транспортирования облученного ядерного топлива

А.З. Гаязов, О.З. Гаязов, В.Ю. Козлов, С.В. Павлов, А.А. Самсонов

Известия высших учебных заведений. Ядерная энергетика, №2, 2023

PDF версия

Одним из показателей безопасности контейнера для транспортирования облученного ядерного топлива является сохранение его герметичности, которая обеспечивается целостностью его корпуса и герметичностью разъемных соединений при нормальных и аварийных условиях транспортирования.

Разрабатываемый контейнер имеет в дне цилиндрическую технологическую проходку, которая герметизируется специальной заглушкой с уплотнением радиального типа, состоящего из двух уплотняющих резиновых колец. Обоснование конструкции данного узла герметизации контейнера выполнялось расчетным способом с помощью программного комплекса ANSYS LS-DYNA. В частности, рассчитывались деформации элементов контейнера при его падении узлом герметизации на вертикальный штырь с высоты 1 м. По характеру и величине этих деформаций делался вывод о герметичности данного соединения. Для подтверждения адекватности результатов расчетов были выполнены компьютерное моделирование и натурные испытания уменьшенного в 2,5 раза макета контейнера при падении на штырь с высоты 1 м. Близость расчетных и экспериментальных данных по величинам ускорения (перегрузок) при соударении макета со штырем и по величинам пластических деформаций основных элементов узла герметизации проходки в днище макета контейнера доказывает адекватность разработанной числовой модели контейнера и эффективность моделирования с помощью многоцелевой программы LS-DYNA. Расчеты показали, что пластические деформации в области проходки приводят к уменьшению силы обжатия стенками проходки внутреннего уплотняющего резинового кольца, что вызывает потерю герметичности внутреннего радиального уплотнения. При этом наружное уплотнение сохраняет герметичность и тем самым обеспечивает герметичность макета контейнера. Результаты натурных испытаний подтвердили сохранение герметичности макета контейнера.

Ключевые слова: контейнер, герметичность, испытания, численное моделирование, узел герметизации, деформации, уплотнение.