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

4.0 CONFINEMENT

Cette section de la demande devrait identifier l’enveloppe de confinement du colis, et décrire comment le colis se conforme aux exigences relatives au confinement contenues dans le 10 CFR 71.43(f) et 71.51, ou aux paragraphes 646, 656, 658 et 659 du TS-R-1 tels qu’incorporés à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1.

La section devrait traiter des effets sur la structure et des effets thermiques sur le colis et son contenu dans des conditions normales et des conditions d’accident hypothétique de transport et leurs effets sur l’enveloppe de confinement du colis. Toute exigence opérationnelle, de fabrication et d’entretien en ce qui a trait au confinement du colis devrait être incluse dans le chapitre 7, Mode d’emploi de l’emballage, et dans le chapitre 8, Épreuves d’acceptation et programme d’entretien, de la demande.

4.1 Description de l’enveloppe de confinement

Cette section devrait définir et décrire l’enveloppe de confinement. Les limites de confinement du colis devraient être identifiées explicitement, y compris la cuve de confinement, les soudures, les orifices de drainage ou de remplissage, les vannes, les joints, les ouvertures d’essai, les dispositifs de décompression, les couvercles, les plaques de couverture et d’autres dispositifs de fermeture. Si des joints multiples sont utilisés pour une fermeture unique, cette section devrait identifier le joint défini comme étant le joint principal de l’enveloppe de confinement. Des dessins détaillés de l’enveloppe de confinement devraient être inclus.

Les caractéristiques de conception du colis importantes sur le plan du confinement comprennent :

1. les matériaux de construction de l’enveloppe de confinement;
2. les soudures;
3. les codes et les normes applicables (p. ex. spécifications du code ASME pour la cuve);
4. le couple de serrage des boulons pour maintenir une fermeture positive;
5. les températures maximales et minimales admissibles des composants, y compris les joints;
6. les températures maximales et minimales des composants soumis aux épreuves des conditions normales et des conditions d’accident hypothétique de transport.

Toutes les ouvertures comprises dans les limites du confinement et leur méthode de fermeture devraient être décrites adéquatement. Les spécifications relatives au rendement des composants comme les vannes, les joints toriques et les dispositifs de décompression devraient être identifiées et documentées; aucun dispositif ne peut faire l’objet d’une aération continue.

L’évaluation du confinement devrait montrer que la conformité avec les exigences relatives au confinement ne repose pas sur aucun filtre ou système de refroidissement mécanique, tel que précisé dans le 10 CFR 71.51(c) ou au paragraphe 659 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1.

Si la conception comprend des vannes ou des dispositifs semblables, la demande devrait démontrer que ceux-ci sont protégés contre un fonctionnement non autorisé et, sauf dans le cas des vannes de décompression, ces dispositifs comportent une enceinte destinée à empêcher les fuites.

On devrait démontrer qu’il n’y a aucune réaction galvanique, chimique ou autre entre le joint et le colis et son contenu, et que les joints ne se détériorent pas en raison de l’irradiation. Si des ouvertures sont fermées à l’aide de deux joints, il faut préciser lequel de ces joints est défini comme étant la limite de confinement.

On devrait fournir les spécifications relatives aux rainures des joints et au type et à la taille des joints. La température des joints de la limite de confinement devrait demeurer à l’intérieur des limites admissibles spécifiées à la fois dans les conditions de transport normales et les conditions d’accident hypothétique.

On devrait démontrer comment l’enveloppe de confinement est fermée de manière sûre à l’aide d’un dispositif de fixation qui ne peut pas être ouvert par erreur ou par la pression qui pourrait provenir du colis et l’on devrait fournir une description des caractéristiques permettant d’assurer qu’il n’y a pas d’aération continue.

Les épreuves relatives au modèle d’échelle ne sont pas fiables ou acceptables pour qualifier le taux de fuite d’un colis pleine échelle. Si la conformité est démontrée par une analyse, l’évaluation structurale devrait montrer que la limite de confinement, la zone du joint et les boulons de fermeture ne subissent pas de déformation inélastique et que les matériaux composant l’enveloppe de confinement (p. ex. les joints) ne dépassent pas leurs limites de température maximales admissibles.

Dans le cas des colis transportant du combustible nucléaire irradié (CNI), les matériaux utilisés pour l’enveloppe de confinement et la conception, la fabrication, l’examen, les épreuves, l’inspection et la certification devraient être conformes à la section III, division 3 de l’ASME Boiler and Pressure Vessel Code [6]. Cela comprend une entente avec une agence d’inspection autorisée pour l’inspection et les services de vérification relatifs aux permis de concepteurs, propriétaires des colis et des titulaires de permis de classe W. La justification relative à l’utilisation d’autres codes devrait être fournie dans la demande. En outre, les codes, normes et critères relatifs à l’enveloppe de confinement intérieure devraient généralement être les mêmes que ceux qui se rapportent à l’enveloppe de confinement extérieure. On devrait fournir une justification si elles sont différentes.

4.1.1 Exigences spéciales relatives au combustible nucléaire irradié endommagé

La détermination de l’état du combustible devrait être basée, au minimum, sur un examen des antécédents du combustible. Le combustible endommagé peut comprendre des assemblages de combustible dont la structure ou la gaine comporte des défauts. Le combustible dont la gaine est endommagée devrait être contenu afin de faciliter sa manutention et de confiner les particules de combustible dans une configuration sous-critique connue dans des conditions normales et des conditions d’accident hypothétique de transport. Le gainage du combustible est une option à envisager. La demande devrait comprendre une justification relative aux spécifications du matériau et aux critères de conception/fabrication de la gaine. Ces spécifications et ces critères devraient être les mêmes que ceux des structures de confinement ou d’appui de la criticité.

4.2 Confinement dans des conditions normales de transport

Cette section devrait comprendre l’évaluation de l’enveloppe de confinement dans des conditions normales de transport, à l’aide des méthodes contenues dans les normes de l’american National Standards Institute (ANSI) N14.5-1997, American National Standard for Radioactive Materials–Leakage Tests on Packages for Shipment [1] ou de l’ International Standard Organization (ISO) 12807 :1996(E), International Standard, Safe Transport of Radioactive Material-Leakage Testing on Packages [11]. Cette section devrait démontrer que le colis respecte les exigences relatives au confinement contenues dans le 10 CFR 71.51(a)(1) ou à l’alinéa 656(a) du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1 dans les conditions normales de transport. L’évaluation devrait être réalisée pour les formes chimiques et physiques les plus limitatives du contenu. On devrait tenir compte des produits de filiation importants. Les composantes du terme source libérable, y compris les gaz, les liquides et les aérosols en poudre radioactifs devraient être précisées. Si moins de 100 % du contenu est considéré comme étant libérable, on devrait justifier le pourcentage qui reste. L’évaluation du confinement ne devrait pas reposer sur le blocage d’une fuite de contenu de matières particulaires afin de respecter les critères de confinement dans la réglementation. Tout joint dont le taux de fuite est de 1 x 10^-7 atm.cm³/s, tel que défini dans la norme ANSI N14.5, peut être considéré comme étant étanche.

L’évaluation relative aux conditions normales de transport devrait comprendre :

1. les pressions internes maximales, y compris tout gaz généré dans le colis pendant une période de un an;
2. le rendement structural de l’enveloppe de confinement, y compris les joints, les boulons de fermeture et les ouvertures;
3. l’épreuve d’étanchéité de l’enveloppe de confinement.

Les gaz combustibles ne devraient pas dépasser 5 % (en volume) du volume de gaz libre dans toute partie confinée du colis. Aucun crédit ne sera accordé aux dégazeurs, aux catalyseurs ou à d’autres mécanismes de recombinaison.

Dans le cas des colis du type A contenant des matières fissiles, l’évaluation devrait montrer qu’il n’y a pas de perte ou de dispersion des matières radioactives dans les conditions normales de transport, tel que précisé dans le 10 CFR 71.43(f) ou paragraphe 646 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. Dans le cas des colis du type B, l’évaluation devrait démontrer qu’il n’y a pas de libération dans des conditions normales de transport en ce qui a trait à la sensibilité requise. Dans les deux cas, il ne devrait pas y avoir d’augmentation importante de l’intensité de rayonnement externe.

Dans le cas des colis qui contiennent du CNI, le terme source libérable est composé d’impuretés (contamination de surface) sur l’extérieur de la gaine de la barre de combustible qui peuvent passer à l’état d’aérosol, et de particules fines, de matières volatiles et de gaz qui sont rejetés de la barre de combustible en cas de brèche dans la gaine. Les valeurs limitatives de l’activité surfacique efficace volumique en Bq/cm² (Ci/cm²) des impuretés sur la gaine de la barre de combustible sont basées sur des données expérimentales. Un programme informatique, comme ORIGEN-S, peut être utilisé pour déterminer la nature des radionucléides présents pour un pourcentage d’enrichissement du combustible, un taux de combustion et un temps de refroidissement donnés. En utilisant les valeurs A₂ individuelles des impuretés, des particules fines, des gaz et des composés volatils, la valeur A₂ efficace du mélange terme source libérable peut être déterminée à l’aide de la fraction de rejet relative pour chaque facteur contributif, en utilisant les méthodes précisées dans les normes ANSI N14.5 [1] ou ISO 12807 [11]. Les fractions de rejet et les activités spécifiques efficaces des différents facteurs contributifs au terme source libérable pour le CNI avec un enrichissement initial de 3,2 %, un taux de combustion nucléaire de 33 GWj par tonne métrique de métal lourd (initial) et une durée de refroidissement de 5 ans sont données au tableau 4-1. Les fractions de rejet présentées au tableau 4-1 ont été élaborées à partir d’arguments logiques et de données expérimentales (NUREG/CR-6487, Containment Analysis for Type B Packages Used to Transport Various Contents [17]. Ces valeurs sont valides pour le CNI des réacteurs à eau ordinaire qui ont un taux de combustion nucléaire inférieur à 45 GWj par tonne métrique de métal lourd (initial). Les fractions de rejet et les activités spécifiques devraient être justifiées dans la demande, suivant le cas.

Tableau 4-1 Fractions de rejet et activités spécifiques des facteurs contributifs au terme source libérable des colis conçus pour transporter du combustible irradié provenant de réacteurs à eau sous pression (REP) et de réacteurs à eau bouillante (REB) commerciaux pour des taux de combustion nucléaire inférieurs à 45 GWj par tonne métrique de métal lourd (initial)

Variable	REP		REB
	Conditions normales de transport	Conditions d’accident hypothétique	Conditions normales de transport	Conditions d’accident hypothétique
Fraction des impuretés dans les éclats s’étant détachés des barres, fC	0,15	1,0	0,15	1,0
Activité surfacique des impuretés, SC (Ci/cm2)1	140 x 10-6	140 x 10-6	1254 x 10-6	1254 x 10-6
Fraction massique du combustible qui est rejeté sous forme de particules fines suite à une brèche dans la gaine, fF	3 x 10-5	3 x 10-5	3 x 10-5	3 x 10-5
Activité spécifique des barres de combustible, AR (Ci/g)	0,60	0,60	0,51	0,51
Fraction des barres de combustible qui comportent des brèches dans la gaine, fB	0,03	1,0	0,03	1,0
Fraction des gaz qui sont rejetés suite à une brèche dans la gaine, fG	0,3	0,3	0,3	0,3
Activité spécifique du gaz dans les barres de combustible, AG (Ci/g)	7,32 x 10-3	7,32 x 10-3	6,28 x 10-3	6,28 x 10-3
Activité spécifique des composés volatils dans une barre de combustible AV (Ci/g)	0,1375	0,1375	0,1794	0,1794
Fraction des composés volatils qui sont rejetés suite à une brèche dans la gaine, fV	2 x 10-4	2 x 10-4	2 x 10-4	2 x 10-4

¹Valeurs de l’activité des impuretés au moment du déchargement du combustible du réacteur, qui devraient être corrigées pour tenir compte de la désintégration radioactive.

Le taux de rejet maximal admissible et le taux de fuite maximal admissible devraient être basés sur la densité massique, l’activité spécifique efficace et la valeur A2 efficace du terme source libérable, et ceux-ci devraient être calculés conformément aux méthodes précisées dans les normes ANSI N14.5 [1] ou ISO 12807 [11].

4.3 Confinement dans des conditions d’accident hypothétique

Cette section devrait comprendre l’évaluation de l’enveloppe de confinement dans des conditions d’accident hypothétique compte tenu des facteurs mentionnés à la section 4.2. Cette section devrait démontrer que le colis respecte les exigences relatives au confinement du 10 CFR 71.51(a)(2) ou de l’alinéa 656(b) du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1 dans des conditions d’accident hypothétique. Plus particulièrement, le rendement structural de l’enveloppe de confinement devrait être traitée, y compris les joints, les boulons de fermeture et les ouvertures, ainsi que les épreuves d’étanchéité de l’enveloppe de confinement. L’évaluation devrait examiner les différences relatives aux conditions d’accident, par exemple la pressurisation de l’enveloppe de confinement lors des épreuves thermiques, l’augmentation possible du terme source libérable et les changements possibles dans le rendement de l’enveloppe de confinement suite à des dommages causés au colis.

4.4 Épreuve d’étanchéité pour les colis du type B

Cette section devrait décrire les taux de fuite qui sont employés pour montrer que le colis respecte les exigences du 10 CFR 71.51 ou du paragraphe 656 du TS-R-1 tel qu’incorporé à la section 1(1) du RETSN par référence au paragraphe 650 du TS-R-1. Ceux-ci peuvent comprendre :

1. l’épreuve d’étanchéité lors de la fabrication;
2. l’épreuve d’étanchéité lors de l’entretien;
3. l’épreuve d’étanchéité périodique;
4. l’épreuve d’étanchéité avant l’expédition.

Les épreuves d’étanchéité réalisées lors de la fabrication et de l’entretien, ainsi que les épreuves périodiques devraient être incluses dans le chapitre 8, Épreuves d’acceptation et programme d’entretien, de la demande. L’épreuve d’étanchéité avant l’expédition pour la vérification de l’assemblage devrait être incluse dans le chapitre 7, Mode d’emploi de l’emballage.

La norme NUREG/CR-6487 “Containment Analysis for Type B Packages Used to Transport Various Contents”⁴ montre des exemples d’analyses visant à déterminer les critères de confinement pour les colis du type B. Si ces analyses sont utilisées, on doit démontrer que les hypothèses du NUREG/CR-6487 sont applicables au colis au besoin.

Les méthodes relatives aux épreuves d’étanchéité de tous les joints et les ouvertures de l’enveloppe de confinement, y compris les ouvertures de drainage et d’aération devraient être décrites. Si les ouvertures de remplissage, de drainage ou d’essai utilisent des vannes à déconnexion rapide, on devrait démontrer que celles-ci n’empêchent pas l’épreuve d’étanchéité des joints de confinement. Le taux de fuite maximal admissible et la sensibilité minimale à l’épreuve devraient être précisés pour chaque type d’essai, c’est-à-dire fabrication, entretien, essais périodiques et essais avant l’expédition.

Une méthode visant à déterminer le taux de fuite volumétrique maximal admissible basé sur les taux de rejet réglementaires admissibles à la fois dans des conditions normales et dans des conditions d’accident hypothétique de transport est contenue dans la norme ANSI N14.5. Le plus faible de ces taux de fuite d’air est défini comme étant le taux de fuite d’air de référence. La norme ISO 12807 présente également un moyen de calculer le taux de rejet.

4.5 Annexe

L’annexe devrait comprendre une liste des références, des pages applicables tirées des documents mentionnés en référence, les renseignements et les analyses à l’appui, les résultats des essais et d’autres renseignements additionnels appropriés.