Page Web archivée - Guide d'approbation des colis de transport du type B(U) et des colis transportant des matières fissiles Canada - États-Unis

2.0 ÉVALUATION DE LA STRUCTURE

La présente section de la demande devrait indiquer, décrire, examiner et analyser la conception structurale principale du colis, ses composants et les systèmes importants sur le plan de la sûreté. En outre, la présente section devrait décrire la manière dont le colis se conforme aux exigences de performance du règlement 10 CFR 71 et du RETSN (qui référence le règlement TS-R-1).

2.1 Description de la conception structurale

2.1.1 Examen

Cette section devrait préciser quels sont les principaux éléments de structure et systèmes (par exemple la cuve de confinement, les limiteurs d’impact, le blindage contre le rayonnement, les dispositifs de fermeture et les ouvertures) qui sont importants pour l’utilisation sûre du colis. Lors de la rédaction de cette section, on devrait mentionner en référence l’emplacement de chacun de ces articles sur les dessins et étudier leur conception et leur performance structurales.

Le colis devrait être décrit de manière suffisamment détaillée pour servir de fondement à l’évaluation. Le texte, les illustrations et les données qui décrivent les caractéristiques de conception structurale devraient être conformes aux dessins techniques et aux modèles employés dans l’évaluation de la structure. Les renseignements descriptifs importants sur les structures comprennent :

1. les dimensions, les tolérances et les matériaux;
2. le poids maximal et minimal et les centres de gravité du colis et des sous-assemblages principaux;
3. le poids maximal et minimal du contenu, s’il y a lieu;
4. la pression d’utilisation normale maximale;
5. la description du système de fermeture;
6. la description des exigences relatives à la manutention;
7. les méthodes de fabrication, s’il y a lieu.

2.1.2 Critères de conception

Cette section devrait décrire les combinaisons de charge et les facteurs qui servent de critères de conception. Pour chaque critère, on devrait indiquer les contraintes et les déformations maximales admissibles (en pourcentage de déformation ou de valeurs maximales pour la rupture ductile), et on devrait décrire comment les autres modes de défaillance structurale (p. ex. fracture fragile, fatigue, flambage) sont examinés. Si des critères de conception différents doivent être étudiés pour diverses parties de l’emballage ou pour différentes conditions, cette section devrait indiquer les valeurs appropriées dans chaque cas. La section devrait identifier les critères qui sont utilisés pour l’évaluation de la résistance au choc, ainsi que les codes et les normes qui sont utilisés pour déterminer les propriétés des matériaux, les limites de conception, ou les méthodes de combinaison des charges et des contraintes. Dans le cas où les critères de conception s’éloignent de ceux précisés dans les codes normalisés, ou si ces codes ne visent pas certains composants, cette section devrait fournir une description détaillée ainsi qu’une justification pour l’utilisation des critères de conception employés comme substituts. Toutes les hypothèses présentées doivent être vérifiées. Les combinaisons de charge et les critères de conception concernant les colis contenant du CNI (combustible nucléaire irradié) ou des déchets d’activité élevée sont définis dans les guides d’application de la réglementation 7.6, Design Criteria for the Structural Analysis of Shipping Cask Containment Vessels [19], et 7.8, Load Combinations for the Structural Analysis of Shipping Casks for Radioactive Material [25], de la NRC.

2.1.3 Poids et centre de gravité

Cette section devrait préciser le poids total du colis et de son contenu, et présenter sous forme de tableau le poids des principaux sous-assemblages individuels, de sorte que la somme des parties soit égale au poids total du colis. L’examen devrait identifier l’emplacement du centre de gravité du colis et tout autre centre de gravité mentionné dans la demande. Par exemple, le centre de gravité des principaux sous-assemblages ou des configurations qui comprennent des configurations de blindage ou des sous-assemblages différents, devrait être identifié. Une illustration ou un dessin qui indique clairement les sous-assemblages individuels mentionnés ainsi que le point de référence pour déterminer l’emplacement du centre de gravité devrait être inclus. De façon générale, il n’est pas nécessaire de fournir les calculs ayant servi à déterminer le centre de gravité.

2.1.4 Codes et normes relatifs à la conception des colis

Cette section devrait préciser les codes et les normes proposés pour la conception, la fabrication, l’assemblage, les épreuves, l’entretien et l’utilisation des colis. On devrait inclure une évaluation de l’applicabilité des codes et des normes.

Cette section devrait préciser les codes et les normes établis, ou justifier les fondements de la conception et de la fabrication du colis. Les codes et les normes devraient être appropriés à l’usage prévu du colis, et doivent être appliqués adéquatement. Le code ou la norme devrait tenir compte de la quantité et du risque posé par le contenu radioactif du colis. En spécifiant un code ou une norme, il est important de démontrer que le code ou la norme :

1. a été élaboré pour des structures de conception semblable ou constituées de matériaux semblables, si cela n’est pas spécifique au colis;
2. a été élaboré pour des structures qui seront soumises à des conditions de charge semblables;
3. a été élaboré pour des structures dont la défaillance aurait des conséquences semblables;
4. traite adéquatement des modes de défaillance potentiels;
5. traite adéquatement des marges de sûreté.

L’ASME (American Society of Mechanical Engineers) a élaboré un code spécifiquement conçu pour la conception et la construction des enveloppes de confinement des colis contenant du combustible nucléaire irradié, ou des déchets radioactifs de haute activité (ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Division 3) [6]. De façon générale, l’utilisation de ce code est acceptable pour les spécifications des matériaux, la conception, la fabrication, la soudure, l’examen, les épreuves, l’inspection et l’homologation des enveloppes de confinement des colis contenant du combustible irradié. Les écarts par rapport à ce code devraient être explicitement définis et justifiés pour le combustible irradié, les colis contenant des déchets radioactifs de haute activité, ou les autres colis conçus pour le transport de grandes quantités de matières radioactives (p. ex. dont l’activité est supérieure à 3 000 A₁ dans le cas des matières sous forme spéciale ou à 3 000 A₂ dans le cas des matières sous forme normale).

Les renseignements concernant les critères de conception et de fabrication et les codes et normes appropriés pour tous les types de colis de transport de matières radioactives sont fournis aux références 21 et 27.

2.2 Matériaux

Cette section devrait décrire les matériaux de l’emballage et examiner les exigences de l’alinéa 10 CFR 71.43(d) ou du paragraphe 613 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1.

2.2.1 Propriétés et spécifications des matériaux

Cette section devrait énumérer les propriétés mécaniques des matériaux utilisés dans l’évaluation de la structure. Celles-ci devraient comprendre la limite apparente d’élasticité, la résistance maximale, le module d’élasticité, la déformation maximale, le coefficient de Poisson, la masse volumique et le coefficient de dilatation thermique. Si des limiteurs d’impact sont utilisés, cette section devrait comprendre soit une courbe de contrainte-déformation par compression pour le matériau ou la relation force-déformation pour le limiteur d’impact, selon le cas. Dans le cas des matériaux qui sont soumis à des températures élevées, les propriétés mécaniques appropriées dans ces conditions devraient être spécifiées. La source d’information dans cette section devrait être indiquée par publication et par numéro de page. Lorsque les propriétés des matériaux sont déterminées par des épreuves, on devrait décrire les procédures d’essai, les conditions et les mesures de manière suffisamment détaillée pour permettre au personnel d’évaluer la validité des résultats. Les matériaux de construction devraient être résistants à la rupture fragile à toutes les températures de conception.

Une spécification appropriée devrait être identifiée pour le contrôle de chaque matériau. Les matériaux et leurs propriétés devraient être conformes au code ou à la norme de conception choisi. Si aucune norme n’est disponible, la demande devrait fournir les propriétés des matériaux documentées et les spécifications pour la conception et la fabrication de l’emballage.

Les matériaux constituant les composants de la structure devraient avoir une ténacité suffisante pour empêcher la rupture fragile dans des conditions normales et des conditions d’accident hypothétique. Les guides 7.11, Fracture Toughness Criteria of Base Material for Ferritic Steel Shipping Cask Containment Vessels with a Maximum Wall Thickness of 4 inches (0.1m) [22], et 7.12, Fracture Toughness Criteria of Base Material for Ferritic Steel Shipping Cask Containment Vessels with a Wall Thickness Greater than 4 inches (0.1m) But Not Exceeding 12 inches (0.3m) [23], de la NRC fournissent des critères pour la ténacité.

Les propriétés des matériaux devraient être appropriées aux conditions de charge (p. ex. charge d’impact statique ou dynamique, températures chaudes ou froides, et conditions humides ou sèches). Les températures auxquelles les limites de contrainte admissibles sont définies devraient être conformes aux températures de service minimales et maximales. Les propriétés de force-déformation des limiteurs d’impact devraient être fondées sur des conditions et températures d’essai appropriées.

Dans le cas des colis qui possèdent des dispositifs limiteurs d’impact, les méthodes employées pour établir leurs caractéristiques force-déflexion devraient être fournies et devraient inclure les essais. Les essais des limiteurs d’impact peuvent être réalisés de manière statique, si l’effet de la vitesse de déformation sur les propriétés d’écrasement du matériau est examiné et si l’on en tient compte dans la relation force-déflexion pour l’analyse des impacts. La courbe force-déflexion du limiteur d’impact devrait être fournie pour toutes les orientations de colis analysées.

2.2.2 Réactions chimiques, galvaniques ou autres

Cette section devrait décrire les réactions chimiques, galvaniques ou autres qui peuvent se produire à l’intérieur du colis ou entre le colis et son contenu, ainsi que les méthodes employées pour éviter des réactions importantes. Pour chaque matériau d’emballage, cette section devrait préciser tous les matériaux chimiquement ou galvaniquement dissemblables en contact avec celui-ci. Les revêtements employés sur les surfaces internes ou externes du colis, ainsi que toute réaction résultant des infiltrations d’eau ou des infiltrations dans le château de transport, ainsi que le dégagement possible d’hydrogène ou d’autres gaz suite à des interactions chimiques, radiolytiques ou autres devraient être examinés. Les interactions galvaniques et la formation d’un eutectique dans le cas des composants qui sont, ou qui pourraient être en contact physique avec le colis devraient être examinées. Ces interactions peuvent se produire avec l’uranium appauvri, le plomb ou l’aluminium en contact avec l’acier. S’il y a lieu, on devrait tenir compte de la fragilisation par l’hydrogène en prenant en compte l’état métallurgique du matériau constituant l’emballage. La pyrophoricité devrait également être examinée.

2.2.3 Effets du rayonnement sur les matériaux

Cette section devrait décrire tout effet de vieillissement ou tout dommage causé par le rayonnement sur les constituants de l’emballage et devrait mentionner en référence les limites de dose relatives aux matériaux en cause. Ces effets comprennent la détérioration des joints, des matériaux d’obturation, des revêtements, des adhésifs et des matériaux structuraux.

2.3 Fabrication et examen

2.3.1 Fabrication

Cette section devrait décrire les procédés de fabrication employés pour le colis, comme l’ajustement, l’alignement, le soudage et le brasage, les traitements thermiques, le remplissage de mousse et le coulage de plomb. Dans le cas des spécifications de fabrication prescrites par un code ou une norme acceptable (p. ex. ceux promulgués par l’American Society of Mechanical Engineers (ASME) ou par l’American Welding Society), le code ou la norme, l’édition, la date ou les ajouts devraient être clairement spécifiés sur les dessins techniques. À moins d’indication contraire justifiée dans la demande, les spécifications d’un même code ou d’une même norme employées pour la conception devraient également être utilisées pour la fabrication. Dans le cas des composants pour lesquels aucun code ou aucune norme n’est applicable, la demande devrait préciser les spécifications sur lesquelles repose l’évaluation et décrire la méthode de contrôle permettant d’assurer que ces spécifications sont respectées. Cette description devrait mentionner en référence les documents d’assurance de la qualité ou d’autres documents de spécifications appropriés, qui devraient être indiqués sur les dessins techniques.

2.3.2 Examen

Cette section devrait décrire les méthodes et les critères selon lesquels la fabrication est jugée acceptable. À moins d’indication contraire justifiée dans la demande, les spécifications d’un même code ou d’une même norme employées pour la fabrication devraient également être utilisées pour l’examen. Dans le cas des composants pour lesquels aucun code ou norme de fabrication n’est applicable, la demande devrait résumer les méthodes d’examen et les critères d’acceptation au chapitre 8, Épreuves d’acceptation et programme d’entretien.

2.4 Prescriptions générales concernant tous les colis

Cette section se rapporte aux exigences des alinéas 10 CFR 71.43(a), (b) et (c), General Standards for All Packages, ou des paragraphes 634, 635, et 639 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1.

2.4.1 Taille minimale du colis

Cette section devrait préciser la plus petite dimension hors tout du colis qui ne doit pas être inférieure à 10 cm (4 po).

2.4.2 Dispositif inviolable

Cette section devrait décrire le système de fermeture du colis de manière suffisamment détaillée pour montrer qu’il comporte une caractéristique de protection qui, si elle demeure intacte, prouve que le colis n’a été ouvert par aucune personne non autorisée. La description devrait comprendre les couvercles, les ouvertures, ou autres orifices qui doivent être fermés durant le transport normal. Les indicateurs d’inviolabilité et leur emplacement devraient être décrits.

2.4.3 Fermeture positive

Cette section devrait décrire le système de fermeture du colis de manière suffisamment détaillée pour montrer qu’il ne peut pas être ouvert par inadvertance. Cette description devrait comprendre les couvercles, les vannes, ou tout autre accès qui doit être fermé durant le transport normal.

2.5 Prises de levage et prises d’arrimage de tous les colis

2.5.1 Dispositifs de levage

Cette section devrait préciser tous les dispositifs de levage qui peuvent être utilisés pour soulever le colis ou son couvercle, et montrer par des essais ou des analyses que ces dispositifs sont conformes aux exigences du 10 CFR 71.45(a) ou des paragraphes 607 et 608 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. Cela comprend une démonstration à l’effet que la défaillance des dispositifs de levage soumis à des charges excessives ne compromettra pas la capacité du colis à respecter les autres exigences. Cette section devrait également comprendre des dessins ou des illustrations qui montrent l’emplacement et la construction de ces dispositifs, et qui devraient montrer les effets des forces imposées par les dispositifs de levage sur d’autres surfaces du colis. Les valeurs documentées des limites apparentes d’élasticité des matériaux devraient être utilisées comme critères pour démontrer la conformité au 10 CFR 71.45(a), y compris la défaillance sous l’effet d’une charge excessive. Dans le cas des dispositifs de fixation ou d’autres dispositifs qui pourraient être utilisés pour soulever le colis et qui ne satisfont pas aux critères de levage, cette section devrait montrer comment elles sont rendues inutilisables pour le levage.

2.5.2 Dispositifs d’arrimage

Cette section décrit le système d’arrimage général du colis et démontre que le système respecte les exigences du 10 CFR 71.45(b) et du paragraphe 636 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. Tout dispositif qui constitue une partie structurale du colis et qui peut être utilisé pour l’arrimage devrait être identifié. Les dessins ou les illustrations qui montrent l’emplacement et la construction du système d’arrimage général, ainsi que les dispositifs individuels devraient être fournis. Cette section devrait également présenter des essais ou des analyses qui montrent que ces dispositifs sont conçus pour résister aux forces d’arrimage et devraient démontrer l’effet des forces imposées sur les composants cruciaux du colis, y compris les interfaces entre les dispositifs d’arrimage et les autres surfaces du colis. Les valeurs documentées des limites apparentes d’élasticité des matériaux devraient être utilisées comme critères pour démontrer la pertinence des dispositifs d’arrimage et la défaillance sous l’effet de charge excessive. Cette section devrait démontrer que la défaillance des dispositifs d’arrimage sous l’effet de charge excessive ne compromettra pas la capacité du colis à respecter les autres exigences.

2.6 Conditions normales de transport

Cette section devrait décrire l’évaluation démontrant que le colis respecte les prescriptions énoncées dans le 10 CFR 71.43(f) et 71.51(a)(1), ou les paragraphes 646 et 656(a) du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1, lorsqu’il est soumis aux épreuves et conditions précisées dans le 10 CFR 71.71, Normal Conditions of Transport, ou dans les paragraphes 719 à 724 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(4) du RETSN par référence au paragraphe 716 du TS-R-1 (conditions normales de transport). Le colis devrait être évalué en comparaison de chaque condition individuellement. L’évaluation devrait démontrer que le colis respecte les exigences de rendement applicables précisées dans la réglementation, par exemple il ne devrait y avoir aucune perte ni aucune dispersion du contenu, aucun changement structural réduisant l’efficacité des composants requis pour le blindage, le transfert de chaleur, le contrôle de la criticité, ou le confinement, et aucun changement ne devrait affecter la capacité du colis à résister aux épreuves de conditions d’accident hypothétique.

L’évaluation structurale du colis dans des conditions normales de transport peut être réalisée par des analyses ou des épreuves, ou une combinaison des deux. La description de l’évaluation structurale du colis, présentée dans cette section, devrait démontrer clairement que les conditions initiales d’essai les plus limitatives et les orientations entraînant le plus de dommage ont été examinées, et que les méthodes d’évaluation sont appropriées et appliquées adéquatement. Un ensemble adéquat d’orientations d’essai devrait être étudié, étant donné que l’orientation entraînant le plus de dommage pour un composant n’est pas nécessairement la même que pour un autre composant. Les méthodes d’évaluation devraient être appropriées pour les conditions de charge examinées et devraient suivre les pratiques généralement reconnues. Les résultats devraient être interprétés correctement.

Dans le cas des sections qui suivent, les renseignements généraux suivants devraient être examinés et inclus dans la demande, selon le cas.

1. Dans le cas de l’évaluation par des épreuves, cette section devrait décrire la méthode, les procédures, l’équipement et les installations d’essai qui ont été utilisés. Par exemple, la surface des épreuves de chute devrait être décrite de manière suffisamment détaillée pour montrer qu’elle représente une surface essentiellement rigide. On devrait décrire la barre de perforation en acier et préciser les matériaux qui la composent, ainsi que ses dimensions, montrer que la longueur est suffisante pour causer des dommages maximums au colis, et préciser la méthode employée pour fixer la barre à la surface rigide. La méthode et les instruments d’essai devraient être adéquats pour les mesures requises, et les mesures devraient permettre de décrire la réponse structurale ou les dommages. Le critère échec/réussite pour évaluer la performance du colis lors des épreuves devrait être fourni et justifié.
2. Les orientations du colis évalué pour les épreuves devraient être clairement indiquées et justifiées comme étant celles qui causent le plus de dommage. Dans le cas où des épreuves séquentielles sont requises, les dommages causés lors d’une épreuve devraient être examinés lors des épreuves subséquentes.
3. Si le colis soumis à l’épreuve n’est pas identique en tout point au colis décrit dans la demande, les différences devraient être identifiées et justifiées pour montrer qu’elles n’ont aucune incidence sur les résultats.
4. Les matériaux utilisés comme substituts du contenu radioactif lors des épreuves devraient être décrits et l’on devrait fournir une justification à l’effet que cette substitution n’affectera pas les résultats, y compris une évaluation des effets de la chaleur de désintégration interne et de l’accumulation de pression, s’il y a lieu.
5. Une description détaillée et quantitative des dommages causés par les épreuves devrait être fournie, accompagnée des résultats de toute mesure ayant été réalisée, y compris les dommages intérieurs et extérieurs, ainsi que les photographies du colis endommagé. Des vidéos des épreuves devraient être fournis, si possible. Les résultats des épreuves devraient être évalués de manière exhaustive. Les conclusions des épreuves devraient être valides et défendables. Les résultats d’essai imprévus ou inexplicables indiquant des problèmes possibles lors des épreuves ou un comportement des spécimens non reproductible devraient être examinés et évalués. Les essais devraient démontrer une marge de sûreté adéquate. Les résultats des essais devraient démontrer clairement que les effets des essais peuvent être reproduits de manière fiable. Les effets des incertitudes relatives aux propriétés mécaniques, aux conditions d’essai et aux diagnostics devraient être décrits.
6. Dans le cas des essais portant sur des prototypes et des modèles, cette section devrait fournir une description complète des spécimens d’essai, y compris des dessins détaillés qui montrent leurs dimensions et matériaux ainsi que les tolérances relatives aux dimensions des prototypes ou des modèles. Les tolérances relatives à la fabrication des spécimens d’essai devraient être comparées à celles qui seront utilisées pour le colis. Les spécimens d’essai devraient être fabriqués à partir des mêmes matériaux, et en suivant les mêmes méthodes et procédures d’assurance de la qualité que celles qui ont été spécifiées dans la conception. Dans le cas des modèles d’échelle, cette section devrait préciser le facteur d’échelle qui a été utilisé, en tenant compte de l’échelle de temps, de la masse volumique du matériau, de la vitesse d’impact et de l’énergie cinétique. Des renseignements montrant que l’essai du modèle donnera des résultats prudents pour ce qui est de la force g, la déformation maximale et la perte d’énergie devraient être fournis. En outre, les dommages causés aux modèles devraient être mis en corrélation avec les dommages causés au colis. De façon générale, les modèles d’échelle ne permettent pas d’obtenir des données quantitatives fiables concernant le taux de fuite du colis.
7. Dans le cas de l’évaluation par une analyse, cette section devrait décrire les méthodes et les calculs employés dans l’évaluation du colis de manière suffisamment détaillée pour permettre au personnel de vérifier les résultats. Ce faisant, la section devrait décrire et justifier clairement toutes les hypothèses employées dans l’analyse et fournir un texte narratif, des illustrations et des diagrammes de forces à l’appui. En outre, dans le cas des équations utilisées dans l’analyse, cette section devrait fournir la source ou indiquer la dérivation.
8. Les programmes informatiques devraient être précisés et décrits et devraient être des programmes bien reconnus, couramment utilisés pour les analyses structurales et applicables à l’évaluation.
9. Les modèles informatiques et informations connexes devraient être bien décrits et justifiés. Par exemple, le nombre d’éléments finis discrets utilisés dans le modèle devrait refléter le type d’analyse effectuée et devrait être approprié, compte tenu de facteurs comme les contraintes ou les déplacements.
10. Les études de sensibilité utilisées pour déterminer le nombre approprié de nœuds ou d’éléments pour un modèle particulier devraient être fournies.
11. Une description détaillée de la modélisation des raccords boulonnés, y compris les types d’éléments, les techniques de modélisation et les propriétés des matériaux devrait être incluse.
12. Dans le cas des analyses des épreuves de résistance au choc, on devrait fournir des renseignements qui montrent que toute l’énergie cinétique sera dissipée et qui identifient que la déformation locale et les forces dynamiques qui se produiront durant l’impact; on devrait fournir des renseignements sur la réponse du colis en termes de contrainte et de déformation des composants et des éléments structuraux, la stabilité structurale des membres individuels, les contraintes attribuables au choc combinées aux contraintes causées par les gradients de température, la dilatation thermique différentielle, la pression et les autres charges. La combinaison des charges et les critères d’acceptation sont indiqués aux références 1 et 2 de la Section 2.13. L’évaluation devrait comparer les contraintes et les déformations maximales avec les tolérances précisées dans le code employé pour la conception. L’analyse devrait fournir des renseignements qui montrent que les combinaisons critiques des conditions environnementales et des conditions de charge ont été évaluées.
13. Les résultats d’analyse devraient être directement comparés avec les critères d’acceptation. La réponse du colis aux charges, en termes de contrainte et de déformation des composants et des éléments de structure, devrait être indiquée. La stabilité structurale des membres individuels devrait être évaluée, selon le cas.
14. Les méthodes d’analyse devraient tenir compte de l’impact sous n’importe quel angle, de la rotation des corps rigides et des impacts secondaires (chute brusque). Les facteurs d’amplification dynamique devraient être appliqués de manière appropriée si l’on a utilisé une technique d’analyse quasi statique.
15. Les modèles et les propriétés des matériaux devraient être appropriés aux combinaisons de charge examinées, et l’évaluation devrait comprendre toutes les conditions initiales et les combinaisons de charge appropriées. Les propriétés des matériaux (p. ex. comportement élastique et plastique) devraient être conformes aux méthodes d’analyse. La vitesse de déformation à laquelle les propriétés ont été déterminées devrait être justifiée. L’analyse devrait tenir compte de la contrainte-déformation réelle ou de la contrainte-déformation technique, suivant le cas.
16. On devrait inclure une évaluation montrant que les conditions normales ne réduisent pas l’efficacité du colis.

2.6.1 Températures élevées

L’évaluation relative à l’épreuve thermique devrait être décrite et faire l’objet du chapitre 3, Évaluation thermique. Les résultats de l’évaluation thermique devraient être utilisés comme données d’entrée dans les sections suivantes.

2.6.1.1 Résumé des pressions et des températures

Cette section devrait résumer toutes les pressions et les températures dérivées au chapitre 3 qui seront utilisées pour effectuer les calculs requis aux sections 2.6.1.2 à 2.6.1.4, tel que décrit ci-dessous.

2.6.1.2 Dilatation thermique différentielle

Cette section devrait présenter les calculs relatifs aux déformations et aux contraintes circonférentielles et axiales (selon le cas) qui résultent de la dilatation thermique différentielle. L’évaluation devrait tenir compte des interférences possibles résultant d’une réduction des écarts. Les conditions en régime permanent et les conditions transitoires devraient être examinées. Ces calculs devraient être suffisamment exhaustifs pour démontrer l’intégrité du colis dans des conditions normales de transport et devraient tenir compte des combinaisons de charge appropriées, comme la pression d’utilisation normale maximale et la chaleur de désintégration ainsi que les contraintes de fabrication.

2.6.1.3 Calculs relatifs aux contraintes

Cette section devrait présenter les calculs relatifs aux contraintes qui sont attribuables aux effets combinés du gradient thermique, des charges de pression et des charges mécaniques (y compris les contraintes de fabrication associées au coulage et au refroidissement du plomb). On devrait fournir des illustrations qui montrent la configuration et les dimensions des éléments ou des systèmes analysés et les points auxquels les contraintes sont calculées. L’analyse devrait déterminer si des cycles répétés de charge thermique, combinés à d’autres charges, entraîneront une rupture par fatigue ou l’accumulation significative de déformation.

2.6.1.4 Comparaison avec les contraintes admissibles

Cette section devrait présenter les combinaisons de contraintes appropriées et comparer les contraintes résultantes avec les critères de conception précisés dans la demande; on devrait également démontrer que toutes les exigences de rendement pertinentes ont été respectées, tel que précisé dans la réglementation. Les contraintes devraient se situer à l’intérieur des limites pour les charges dans des conditions normales.

2.6.2 Basses températures

L’évaluation thermique pour des conditions normales de basses températures devrait être décrite et fournie au chapitre 3, intitulé Évaluation thermique. À l’aide des résultats de l’évaluation thermique, cette section devrait évaluer les effets du froid sur le colis, y compris sur les propriétés des matériaux, ainsi que la possibilité de gel des liquides et de retrait du plomb. Les températures résultantes et leurs effets sur les composants du colis et sur la manipulation de celui-ci devraient être signalés. La rupture fragile devrait être évaluée. L’évaluation devrait tenir compte de la pression interne minimale, de la charge thermique interne minimale (habituellement, on suppose qu’il n’y a aucune chaleur de désintégration) et de toute contrainte de fabrication résiduelle. La dilatation thermique différentielle et les interférences géométriques possibles devraient être examinées. Les contraintes devraient se situer à l’intérieur des limites pour les charges dans des conditions normales.

2.6.3 Pression externe réduite

Cette section devrait décrire l’évaluation du colis soumis à une pression externe réduite, tel que précisé dans le 10 CFR 71.71(c)(3) et aux paragraphes 643 et 619 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. L’évaluation devrait comprendre la différence de pression la plus importante entre l’intérieur et l’extérieur du colis, de même qu’entre l’intérieur et l’extérieur de l’enveloppe de confinement, et évaluer cette condition en combinaison avec la pression d’utilisation normale maximale.

2.6.4 Pression externe accrue

Cette section devrait décrire l’évaluation du colis en ce qui a trait aux effets de la pression externe accrue, tel que spécifié dans le 10 CFR 71.71(c)(4) et au paragraphe 615 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. L’évaluation devrait comprendre la différence de pression la plus importante entre l’intérieur et l’extérieur du colis, de même qu’entre l’intérieur et l’extérieur de l’enveloppe de confinement, et cette condition devrait être évaluée en combinaison avec la pression interne minimale. Cette section devrait comprendre une évaluation du flambage.

2.6.5 Vibration

Cette section devrait décrire l’évaluation du colis en ce qui a trait aux vibrations que l’on rencontre habituellement dans le transport, tel que spécifié dans le 10 CFR 71.71(c)(5) ou au paragraphe 612 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. Les contraintes combinées attribuables aux vibrations, à la température et aux charges de pression devraient être examinées et une analyse de la fatigue devrait être incluse, s’il y a lieu. Si les boulons de fermeture sont réutilisés, la pré-charge des boulons devrait être examinée dans l’évaluation de la fatigue. Les composants du colis, y compris les composants internes, devraient être évalués dans des conditions de vibration en résonance qui peuvent causer rapidement des dommages par fatigue.

2.6.6 Épreuve d’aspersion d’eau

Cette section devrait montrer que l’épreuve d’aspersion d’eau n’a pas d’effet important sur le colis.

2.6.7 Épreuve de chute libre

Cette section devrait décrire l’évaluation du colis pour ce qui est des effets d’une chute libre. Les commentaires généraux de la section 2.7.1 peuvent également s’appliquer à cette condition. À noter que l’épreuve de chute libre suit l’épreuve d’aspersion d’eau. Cette section devrait également traiter de certains facteurs, comme l’orientation de la chute, les effets de la chute libre conjugués à ceux de la pression, de la chaleur et du froid, et d’autres facteurs discutés à la section 2.6.

Les boulons de fermeture du colis devraient être évalués afin de déterminer l’effet conjugué de la force d’impact en chute libre, des pressions internes, de la contrainte thermique, de la force de compression des joints toriques et de la pré-charge des boulons. Les couvercles et les plaques de couverture des orifices, ainsi que les dispositifs de blindage devraient également être évalués pour déterminer l’effet conjugué des facteurs énumérés.

2.6.8 Chute sur un coin

S’il y a lieu, cette section devrait décrire les effets de la chute de colis sur un coin. L’applicabilité de la chute sur un coin est définie dans le 10 CFR 71.71(c)(8) et au paragraphe 722 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(4) du RETSN par référence au paragraphe 716 du TS-R-1.

2.6.9 Épreuve de gerbage

Cette section devrait décrire les effets de l’épreuve de gerbage. Le colis doit être soumis, pendant une période de 24 heures, à une charge de compression égale à la plus élevée des deux valeurs suivantes :

1. l’équivalent de 5 fois le poids du colis;
2. l’équivalent du produit obtenu en multipliant 13 kPa (2 lb/po²) par l’aire de la projection verticale du colis.

La charge doit être appliquée uniformément au-dessus et au-dessous du colis dans l’orientation normale du colis pendant le transport.

2.6.10 Épreuve de pénétration

Cette section devrait décrire les effets de la pénétration sur le colis et devrait identifier l’emplacement le plus vulnérable sur la surface du colis.

2.7 Conditions d’accident hypothétique

Cette section devrait décrire le rendement sur le plan structural du colis lorsque celui-ci est soumis aux épreuves précisées dans le 10 CFR 71.73, Hypothetical Accident Conditions, ou aux essais décrits aux paragraphes 726 à 729 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(4) du RETSN par référence au paragraphe 716 du TS-R-1.

L’évaluation structurale devrait tenir compte des conditions d’accident de transport dans la séquence indiquée, afin de déterminer l’effet cumulatif sur le colis. Les dommages causés par chaque épreuve sont cumulatifs, et l’évaluation de la capacité du colis à supporter l’une des épreuves doit tenir compte des dommages résultant des épreuves antérieures. Cette section devrait confirmer que l’efficacité du colis n’a pas été diminuée par suite des conditions normales de transport, tel qu’indiqué à la section 2.6. La rupture fragile devrait également être étudiée. Cette section devrait comprendre les renseignements applicables concernant les épreuves et les analyses, tel qu’indiqué à la section 2.6. De façon générale, la déformation inélastique du dispositif de fermeture de l’enveloppe de confinement (p. ex. boulons, rebords, joints) n’est pas acceptable pour les colis du type B. La déformation d’autres parties de la cuve de confinement peut être acceptable si l’enveloppe de confinement n’est pas compromise. Les déformations des composants de blindage, des composants requis pour le transfert de chaleur et l’isolation, et des composants requis pour la sous-criticité devraient être définies et évaluées aux chapitres 3, Évaluation thermique, 4, Confinement, 5, Évaluation du blindage, et 6, Évaluation de le criticité, de la demande.

En ce qui a trait aux conditions initiales des épreuves (à l’exception de l’épreuve d’immersion dans l’eau), la température ambiante et la pression interne devraient être précisées et l’on devrait démontrer qu’elles sont les plus défavorables possibles. Dans le cas des épreuves physiques qui ne sont pas effectuées à la pression la plus défavorable ou à des températures extrêmes, la demande devrait comprendre une évaluation permettant de démontrer que la pression et la température n’auront pas d’incidence sur la capacité du colis à respecter les autres exigences relatives à sa performance. Par exemple, l’évaluation peut comprendre des renseignements relatifs aux charges combinées, aux propriétés des matériaux, etc.

Le paragraphe 664 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1 exige que les colis du type B soient conçus pour une plage de température ambiante allant de –40 °C à +38 °C. Les conditions initiales précisées dans le 10 CFR 71.73(b) précisent que la température ambiante précédant et suivant les essais doit se situer entre –29 °C (-20 °F) et +38 °C (+100 °F).

2.7.1 Chute libre

Cette section devrait évaluer le colis soumis à une épreuve de chute libre. Le rendement et l’intégrité structurale du colis devraient être évalués pour les orientations de colis en chute qui causent les dommages les plus importants, y compris le centre de gravité au-dessus d’un coin, l’orientation oblique avec impact secondaire, la chute sur le côté, et la chute sur le dispositif de fermeture. Les orientations où le centre de gravité est directement au-dessus du point d’impact devraient également être examinées. L’orientation qui cause le plus de dommages à un système ou à un composant n’est pas nécessairement la même que pour d’autres systèmes ou composants. Si une caractéristique comme la composante d’arrimage est une partie structurale du colis, elle devrait être examinée dans le choix des configurations de l’épreuve de chute et des orientations de chute. Pour ces raisons, il est habituellement nécessaire d’examiner plusieurs orientations de chute.

Les points suivants devraient être examinés, s’il y a lieu :

1. Dans le cas des colis comportant un blindage au plomb, le colis devrait être évalué de manière à déterminer les effets de la chute sur l’affaissement du plomb. L’affaissement du plomb devrait être conforme à celui étudié dans l’évaluation du blindage.
2. La conception des boulons de fermeture du couvercle devrait être évaluée afin de déterminer les effets combinés de la force d’impact en chute libre, des pressions internes, des contraintes thermiques, de la force de compression du joint torique et de la pré-charge des boulons.
3. Le flambage des composants du colis devrait être évalué.
4. D’autres composants du colis, comme les couvercles des ouvertures, les plaques du couvercle des ouvertures et les enceintes de blindage devraient être évalués pour déterminer les effets combinés de la force d’impact en chute du colis, de la perforation, des pressions internes et de la contrainte thermique.

2.7.1.1 Chute à plat

Cette section devrait décrire les effets de l’épreuve de chute à plat du colis.

2.7.1.2 Chute sur un côté

Cette section devrait décrire les effets de l’épreuve de chute du colis sur l’un de ses côtés.

2.7.1.3 Chute sur un coin

Cette section devrait décrire les effets de l’épreuve de chute du colis sur un coin.

2.7.1.4 Chute sur une arête

Cette section devrait décrire les effets de la chute sur une arête, ou devrait fournir des renseignements qui montrent que les chutes à plat, sur un côté et sur un coin sont plus dommageables pour tous les systèmes et composants importants sur le plan de la sûreté.

2.7.1.5 Sommaire des résultats

Cette section devrait décrire l’état du colis après chaque épreuve de chute, ainsi que les dommages causés pour chaque orientation.

2.7.2 Épreuve d’écrasement

S’il y a lieu, cette section devrait décrire les effets de l’épreuve d’écrasement dynamique sur le colis.

2.7.3 Épreuve de perforation

Cette section devrait décrire les effets de la perforation sur le colis et devrait identifier les orientations pour lesquelles les dommages maximums ont été évalués, en les justifiant. La description devrait tenir compte de tout dommage résultant de la chute libre et de l’écrasement, ainsi que des dommages locaux près du point d’impact de la barre de perforation et l’effet global sur le colis. Les vannes et les raccords de l’enveloppe de confinement devraient être examinés. Les perforations à angle oblique, près d’une vanne de support, à la fermeture du colis, et près d’une ouverture devraient être examinées, s’il y a lieu. Les commentaires généraux fournis aux sections 2.6 et 2.7.1 peuvent également s’appliquer à cette condition d’essai.

Bien qu’il existe des méthodes d’analyse permettant de prévoir la perforation, les formules empiriques dérivées des résultats de l’épreuve de perforation de panneaux laminés sont habituellement utilisées pour la conception des colis. La formule de Nelm, élaborée spécifiquement pour les colis, fournit l’épaisseur minimum requise pour éviter la perforation de la couche superficielle en acier de la paroi d’un château de transport laminé en acier-plomb-acier de type courant.

2.7.4 Épreuve thermique

L’épreuve thermique devrait suivre les épreuves de chute libre et de perforation, et devrait être examinée au chapitre 3, Évaluation thermique. Cette section devrait évaluer la conception structurale pour déterminer les effets d’un feu enveloppant, tel que précisé dans le 10 CFR 71.73(c)(4) ou au paragraphe 728 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(4) du RETSN par référence au paragraphe 716 du TS-R-1. Tout dommage résultant des épreuves de chute libre, d’écrasement et de perforation devrait être intégré aux conditions initiales du colis pour l’épreuve thermique. Les températures associées au feu et à toute augmentation de l’inventaire des gaz causée par la combustion ou à la décomposition devraient être examinées au moment de déterminer la pression maximale à l’intérieur du colis durant ou après l’épreuve. Les contraintes thermiques maximales qui peuvent se produire durant l’essai ou après devraient être examinées.

2.7.4.1 Sommaire des pressions et des températures

Cette section devrait résumer toutes les températures et les pressions, telles que déterminées au chapitre 3, Évaluation thermique, de la demande.

2.7.4.2 Dilatation thermique différentielle

Cette section devrait inclure les calculs des déformations et des contraintes circonférentielles et axiales (s’il y a lieu) qui résultent de la dilatation thermique différentielle. Les conditions maximales, les conditions de l’état d’équilibre après l’épreuve thermique et toutes les conditions transitoires devraient être examinées.

2.7.4.3 Calculs des contraintes

Cette section devrait comprendre les calculs des contraintes causées par les gradients thermiques, la dilatation différentielle, la pression et d’autres charges mécaniques. Des illustrations montrant la configuration et les dimensions des composantes des systèmes à l’étude, ainsi que des emplacements des points auxquels les contraintes sont calculées devraient être incluses.

2.7.4.4 Comparaison avec les contraintes admissibles

Cette section devrait présenter les combinaisons de contraintes appropriées et comparer les contraintes résultantes avec les critères de conception de la section 2.1.2 de la demande. Cette section devrait montrer que toutes les exigences relatives à la performance précisées dans la réglementation sont respectées.

2.7.5 Immersion — Matière fissile

Si le contenu du colis comprend des matières fissiles assujetties aux exigences du 10 CFR 71.55, General Requirements for Fissile Material Packages, ou du paragraphe 671 du TS-R-1 tel qu’incorporé au paragraphe 7(1)a) du RETSN par référence au paragraphe 813 du TS-R-1 (à moins qu’il ne soit excepté par le paragraphe 671) et si les infiltrations d’eau n’ont pas été prises en compte dans l’analyse de la criticité, cette section devrait évaluer les effets et les conséquences de l’épreuve d’immersion dans l’eau du 10 CFR 71.73(c)(5), ou des paragraphes 731 à 733 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. L’épreuve devrait comprendre l’immersion d’un spécimen endommagé dans l’eau sous une hauteur d’au moins 0,9 m (3 pi) dans l’orientation pour laquelle l’infiltration d’eau est maximale.

2.7.6 Immersion — Tous les colis

Cette section devrait évaluer, tel que requis par le 10 CFR 71.73(c)(6) ou le paragraphe 729 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(4) du RETSN par référence au paragraphe 716 du TS-R-1, un colis non endommagé soumis à une pression d’eau équivalente à l’immersion sous une hauteur d’eau d’au moins 15 m (50 pi). Le paragraphe 729 du TS-R-1 précise que la durée de l’épreuve doit être d’au moins 8 heures, alors que le 10 CFR 71.73(c)(6) ne précise pas de durée d’essai. À des fins d’essai, une pression manométrique extérieure de 150 kPa (21,7 lb/po²) est utilisée pour respecter ces conditions.

2.7.7 Épreuve d’immersion en eau profonde (pour les colis du type B contenant plus de 10⁵ A₂)

S’il y a lieu, cette section devrait évaluer le colis soumis à une pression d’eau externe de 2 MPa (290 lb/po²) pendant une période d’au moins une heure, tel que précisé dans le 10 CFR 71.61, Special Requirements for Type B Packages Containing more than 10⁵ A₂, ou au paragraphe 670 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 667 du TS-R-1 et au paragraphe 730 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(4) du RETSN par référence au paragraphe 716 du TS-R-1. La réglementation de la NRC, soit le 10 CFR 71.61, précise que les colis du type B qui contiennent plus de 10⁵ A₂ doivent être conçus de manière à ce que l’enveloppe de confinement non endommagée puisse résister à une pression d’eau externe de 2 MPa (290 lb/po²) pendant une période d’au moins une heure sans qu’il y ait effondrement, flambage ou infiltration d’eau.

Le paragraphe 730 du TS-R-1 précise ce qui suit : « Épreuve poussée d’immersion dans l’eau : le spécimen doit être immergé sous une hauteur d’eau de 200 m au minimum pendant au moins une heure. Aux fins du calcul, on considérera comme satisfaisante une pression manométrique extérieure d’au moins 2 MPa. »

2.7.8 Résumé des dommages

Cette section devrait résumer l’état du colis après la séquence de l’épreuve d’accident. La description devrait préciser dans quelle mesure les systèmes et les composants de sûreté ont été endommagés, et mettre en relation l’état du colis et les normes d’acceptation.

2.8 Conditions d’accident hypothétique de transport par voie aérienne des colis contenant du plutonium ou de grandes quantités de radioactivité

Cette section devrait montrer que le contenu du colis, lorsqu’il est transporté par voie aérienne, sera limité afin de respecter la réglementation de la NRC et de la CCSN. Cette section devrait porter spécifiquement sur les limites suivantes :

1. Les colis contenant des matières radioactives sous forme spéciale en quantité dépassant 3 000 A₁ ou 100 000 A₂ ne peuvent pas être transportés par voie aérienne;
2. Les colis qui contiennent des matières radioactives sous forme normale en quantité dépassant 3 000 A₂ ne peuvent pas être transportés par voie aérienne;
3. Les colis qui contiennent du plutonium en quantité dépassant A₂ (sauf dans le cas des matières à très faible concentration) ne peuvent pas être transportés par voie aérienne.

2.9 Conditions d’accident hypothétique pour les colis contenant des matières fissiles transportés par voie aérienne

S’il y a lieu, cette section devrait porter sur les conditions d’accident précisées dans le 10 CFR 71.55(f) ou au paragraphe 680 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 672 du TS-R-1.

2.10 Matières sous forme spéciale

Dans le cas des colis conçus pour transporter des matières radioactives seulement sous forme spéciale, cette section devrait préciser que le contenu respecte les exigences du 10 CFR 71.75, Qualification of Special Form Radioactive Material, ou du paragraphe 603 qui est référencé à la section 1(1) du RETSN lorsqu’il est assujetti aux conditions d’essai applicables du 10 CFR 71.75 ou des paragraphes 704 à 711 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(1) du RETSN par référence aux paragraphes 602 à 604 du TS-R-1. La forme chimique et physique devrait être précisée. En outre, cette section devrait comprendre un dessin détaillé de l’encapsulation, précisant ses dimensions, les matériaux utilisés, le mode de construction et le mode d’essai non destructif.

2.11 Barres de combustible

L'intégrité structurale des barres de combustible et de la gaine devrait être examinée pour les colis contenant du combustible nucléaire neuf ou irradié. Lorsque les composants et la gaine du combustible sont considérés comme assurant le confinement de la matière radioactive, l’isolement ou le contrôle de la géométrie des matières fissiles dans des conditions d’épreuve normales ou des conditions d’épreuve d’accident, cette section devrait fournir une analyse ou les résultats des épreuves montrant que les composants conserveront une intégrité mécanique suffisante pour assurer le degré de confinement ou d’isolement prévu.

Dans le cas du CNI, on devrait préciser si le combustible transporté sera du combustible endommagé ou du combustible à taux de combustion nucléaire élevé. Le combustible à taux de combustion nucléaire élevé destiné aux réacteurs à eau ordinaire est défini comme étant un combustible dont le taux de combustion nucléaire est supérieur à 45 GWj/MTU. Le combustible endommagé devrait être défini et évalué en ce qui a trait au confinement, au blindage et à la criticité. La référence 2 fournit un guide en ce qui a trait à la définition du combustible endommagé. Les dommages peuvent comprendre des défauts connus ou présumés à la gaine plus importants que les infiltrations par des criques, ou par des piqûres, ou encore les dommages aux composants structuraux d’un assemblage de combustible, comme les grilles d’espacement. Toute disposition spéciale relative au transport du combustible endommagé, par exemple la mise en conteneur, devrait être examinée.

2.12 Annexe

L'annexe devrait comprendre une liste des références, y compris le chapitre, la section ou les numéros de page, s’il y a lieu, les pages applicables dans les documents mentionnés en référence s’ils ne sont pas généralement disponibles, des descriptions des programmes informatiques, les fichiers d’entrée et de sortie, les résultats d’essai, les rapports d’essai, les descriptions des installations et des instruments d’essai, les photographies et d’autres renseignements additionnels appropriés. Cette annexe devrait également comprendre les spécifications des matériaux et de fabrication pour les articles qui sont importants sur le plan de la sûreté, mais qui ne sont pas produits selon des normes généralement reconnues.