RY-I乏燃料运输容器维保实施及经验反馈

张宇 张伟坚 杨刚

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2312-5042-5211

通信作者：张宇（1995—），男，本科，工程师，研究方向为核能科学工程。E-mail：957412395@qq.com。

摘要：随着我国核工业几十年的发展，核电站及其他研究堆产生的放射性废物逐渐增多，对于放射性废物与乏燃料的运输的需求也与日俱增，而乏燃料安全运输的关键在于运输容器。RY-I乏燃料运输容器是49-2反应堆和49-3反应堆的乏燃料运输容器，它由核工业总公司第二研究院设计，1990年10—12月在523厂核容器试验场对RY-I乏燃料运输容器按《放射性安全运输规定》进行了正常运输条件下和事故状态下的实验，获得了成功。旨主要介绍RY-I乏燃料运输容器的维保，对RY-I乏燃料运输容器进行外观检查，结构检查，密封检查，确保其在维保后能够正常使用。对维保过程中的工作进行总结，例如：维保过程中需要更换O形圈，清理容器内壁，打压做密封检查。对维保过程中出现的问题进行原因分析，改进和经验反馈。

关键词：RY-I乏燃料运输容器  维保  检查  经验反馈

中图分类号：TL932.1

随着我国研究堆的发展，研究堆运行产生的一系列乏燃料运输也成为了一项重要工作。为保障运输人员的安全，本着对环境友好的原则，国际原子能机构IAEA颁布了相关的条例，对放射性物质运输及设计提出严格的防护要求。我国对乏燃料运输容器也有相关政策，即乏燃料运输容器要满足《放射性物质安全运输规定》（GB 11806—2019），保证乏燃料在运输过程中不出现放射性物质泄漏的情况。乏燃料运输容器必须经过一系列设计、制造、试验、安全分析后才能实际使用，设计制造成本较高，试验成本较高，所以可以对原有经过设计的乏燃料运输容器重新利用，充分发挥其作用。定期对乏燃料运输容器进行维保，更换其易损耗部件，是乏燃料运输容器的主要工作，在维保过程中对发生的，对影响本次维保顺利实施的事件进行记录，统计分析并采取适宜的措施对整次维保进行经验反馈。

1 RY-I乏燃料运输容器维保背景

近年来，随着我国研究堆的发展，研究堆运行产生的放射性物质运输也成为了一项重要工作。RY-I乏燃料运输容器是由核工业总公司第二研究院设计，是49-2反应堆、49-3反应堆、101重水堆的乏燃料运输容器。1982年核工业总公司第二研究院设计制造了RY-I乏燃料运输容器1：2比例模拟容器，并于1984—1986年分别进行了传热、屏蔽、下落、1 m贯穿、火烧实验等[1]。1985年在核工业五二三厂建立了能进行3吨级容器试验场，1990年又建立了能进行最大为50吨级的容器试验场。1990年10—12月在五二三厂核容器试验场对RY-I型乏燃料运输容器按《放射性物质安全运输规定》中B（U）型货包的要求进行了正常运输条件下和事故状态下的试验，并获得成功[1]。由于设计年代久远，使用次数多，RY-I乏燃料运输容器为保证乏燃料在正常运输过程中或在预计事故情况下不出现泄漏，保证工作人员和公众安全，保证放射性物质不外泄，本着对环境友好的原则，需要对即将使用的RY-I容器进行维修保养，例如：更换橡胶垫和O型圈，来确保RY-I乏燃料运输容器的气密性，确保其泄漏率远小于标准泄漏率0.564 cm3/s。

2 RY-I乏燃料运输容器结构说明

该型容器是圆柱形容器，组成材料主要为铅。它由3层不锈钢圆筒构成，下部有下封头，上部有双层顶盖，内筒和中筒之间灌铅用来屏蔽γ射线，中筒和外筒之间为硅酸铝耐火纤维针刺毡，外壳之外包12 mm保温材料，并用6 mm的不锈钢壳密封保温材料[2]。容器净重5 t，容器的上下两端安装减震器，容器通过拴系耳垂直固定于运输车辆上。容器上端是不锈钢盖板，通过螺栓与上部锻件连接，盖板用12个M24螺栓固定，盖板由双道O型圈密封。盖上开有通气和排水孔，这些孔用平盖和O型圈密封。容器上减震器直径为1 116 mm，高为620 mm，下减震器直径为1 116 mm，直径为500 mm。本体高度为2 300 mm。RY-I乏燃料运输容器示意图和实物图如图1、图2所示。

2.1本体

RY-I乏燃料运输容器本体上下两端为不锈钢锻件，内筒、中间圆筒、外筒为不锈钢结构，内筒和圆筒中间填充屏蔽材料铅，外筒和中间圆筒间填充耐火针刺纤维毯[3]，本体上端设有一对耳轴为起吊容器用，上端还设有进气孔和排水孔。

2.2盖

盖由不锈钢锻件制成，除屏蔽作用外还和双O型环密封圈、螺钉及本体形成密封内腔[1]。本次维保工作的主要内容之一为更换双O型环密封圈。

2.3减震器

作为关键部件，减震器主要由内部的填充材料与外层的不锈钢板组成[4]。RY-I乏燃料运输容器减震器的填充材料为泡桐木。减震器的作用是为容器在运输过程中可能发生偶然事故情况下保护容器及容器内的乏燃料免受破坏[1]。

2.4吊篮

吊篮用于盛放乏燃料，在运输途中起保护作用，同时使乏燃料在运输过程中保持次临界[1]。

3 RY-I乏燃料运输容器维保

3.1前期准备

对RY-I乏燃料运输容器维保工作需要的密封圈、密封垫、快速接头、螺钉、螺塞、主螺栓、空气压缩机、压力表、19 mm内六角扳手和力矩扳手等配件和器具进行检查等相关准备工作。

3.2 RY-I乏燃料运输容器维保内容

检修维保工作主要包括更换容器部件、容器检查（目视）、容器顶盖转运、容器排水干燥及容器气密性试验。

本项工作是对容器检查中发现的磨损部件和易损部件进行系统的更换，按照各种部件的更换周期进行例行更换。本次维保8个RY-I乏燃料运输容器。整个过程需将铅罐从运输车辆上吊装至49-2厂房126走廊，首先汽车吊将RY-I乏燃料运输容器吊至专用运输平台车，运输平台车将容器运由厂房外运输至厂房内，再由126走廊吊车将容器运至126走廊指定位置。

3.2.1更换快速接头

操作人员使用专用工具对8个RY-I乏燃料运输容器的水、气口快速接头进行更换，并对快速接头的可操作性和功能完好性进行检查。所有新换快速接头都满足使用要求。

3.2.2更换密封圈和密封垫

操作人员使用力矩扳手等专用工具拆下容器顶盖和杯型盖对所有容器的O型密封圈、密封垫进行目视检查，更换密封圈、密封垫，确保O型密封圈、密封垫无缺口、划痕、杂物或其他有可能影响密封性的缺陷。

（1）不锈钢盖板O型圈维保。

用19mm内六角扳手将不锈钢盖板上的12个M24螺栓拧下，用126走廊吊车将不锈钢盖板吊至地面进行更换O型圈，将旧的O型圈用光滑、扁平的工具在不锈钢盖板的凹槽内翘起，将密封圈从密封槽内小心钩出，直到一个手指能够插到O型密封圈下面，用手拉起O型密封圈直到能拉出密封槽， 使用软麻布擦拭清洁密封槽，清理干净后将新的O型圈压制凹槽内，用橡胶锤小心砸实，确保不锈钢盖的密封性。如图3、图4所示。

（2）侧面排水孔小O型圈维保。

同不锈钢盖板的O型圈维保一样，需要将旧圈拆下，新圈用橡皮锤砸实，确保侧面排水孔的密封性。如图5所示。

（3）密封检测孔密封垫的更换。

卸下密封检测孔密封螺钉，取出旧的密封垫，更换新的密封垫，确保密封检测孔的密封性。

3.3容器及减震器检查

3.3.1容器检查

对容器的检查主要包括容器外观检查、容器密封面检查、螺栓检查和容器耳轴和拴系耳板检查。图6为工作人员对容器进行各项检查。

（1）容器外观检查。对容器整体外观进行目视检查，检查容器外观是否有破口，重大损伤。对容器外表面进行除尖角、毛刺，对局部损伤进行及时打磨修复。

（2）容器密封面检查。对容器密封面进行目视检查，检查容器密封面是否存在毛刺、缺口、划痕或其他有可能影响密封性的缺陷。检查发现任何不清洁、不光滑表面的情况，必须将其清理至正常后，才可使用。对存在的污渍，使用软麻布和异丙基乙醇的溶剂对表面进行擦拭的方法去除。

（3）螺栓检查。对所有顶盖的螺栓和所有杯形盖螺钉和密封检测孔螺钉都应进行目视检查，确保螺栓（钉）和螺孔没有明显的磨损。螺栓检查内容如下：检查螺纹是否有磨平或是损坏的区域；检查螺栓上部的六角头部分，是否能与六角头套筒扳手很好的相配；检查螺栓是否有变形；检查发现任何不清洁、不光滑表面的情况，必须进行清洁；检查中发现螺栓受损或发生变形，则进行更换。对容器的所有螺纹孔进行检查，并使用相应的螺栓进行手动适配，如发现适配不顺畅，则进行记录并处理。

（4）容器耳轴和拴系耳板检查（渗透检测PT）。对所有容器的提升耳轴和拴系耳板进行目视检查。检查所有耳轴焊缝和承载焊缝的永久变形、损伤或裂纹等缺陷，提升耳轴和拴系耳板进行液体渗透无损检查。并根据检查结果编制无损检查报告。

3.3.2减震器检查

对减震器进行目视检查。目视检查减震器表面是否有毛刺，焊缝是否开裂；减震器耳板焊缝是否有裂纹等缺陷。检查后发现8个RY-I乏燃料运输容器的减震器均未出现开裂或损坏情况。

3.4清理容器内部并排水干燥

乏燃料的离堆贮存有干式贮存和湿式贮存。干式贮存是将乏燃料贮存在干燥的容器中。干法贮存具有非能动的余热排出系统及灵活性强等优点[5]。所以，本次RY-I乏燃料运输容器的维保需要对容器进行干燥。

准备空气压缩机、真空橡皮管若干、塑料桶、干布、吸水纸。将容器内部少量的污水用吸水布吸出，将吸出的低放废液统一收集在存放废液的容器，然后集中处理。检查容器内壁有无破损，清理容器内多余的杂物，将容器清理干净并晾干，容器内水分蒸发干净后，为了确保运输容器内腔没有残水，使用空气压缩机产生的压缩空气对运输容器内腔进行吹扫干燥，排干容器内腔水分。首先目视观察容器排水口无水分排出，再使用干布对容器内腔内壁和底部进行擦拭，最后使用吸水纸吸内壁和底部水渍直至无明显水痕，为合格。清理完成后盖上不锈钢盖。

3.5容器气密性试验

乏燃料运输容器包容边界密封性是防止容器内放射性物质泄漏的重要保障，所以乏燃料运输容器的气密性是维保工作的重要部分。运输容器内盖、内盖上排水排气孔属于容器的包容边界，包容边界采用O型密封圈结构[6]。

对于RY-I这大型密封容器而言，容积大，容器本身存在焊缝和接口，气密性检测是一个复杂的过程，且存在一些难点[7]，本文对RY-I容器的气密性试验采用压力监测法，即对密封好的RY-I容器进行打压，保压一段时间后测量其压力表读数，与保压前进行比较，以此判断容器的气密性是否良好。

准备空气压缩机、压力表、真空橡皮管若干。对RY-I乏燃料运输容器打压，做密封检查。用空气压缩机对密封好的RY-I乏燃料运输容器进行打压，首先对空气压缩机充气，将空气压缩机充至1 MPa，将气嘴插入充气孔，记录起始空气压缩机的压力数据，打压10 min后再看气空气压缩机的压力数据，若打压前后数据无明显变化，则证明RY-I的罐体的气密性良好；若打压前后的气泵的压力数据差别较大，且打压后的数据明显小于打压前的数据，说明容器存在漏气情况。如图7、图8所示。

需要说明的是，当容器漏气，一般有以下两种情况：（1）更换的O型圈密封性不好，需要重新更换；（2）气嘴与容器密封不严，需要更换螺栓垫片；（3）容器不锈钢盖板未拧紧。

经过检查排除原因后继续打压，直至容器完全密封为止。

4 经验反馈

4.1平车故障经验反馈

4.1.1故障出现过程

平车的作用是在汽车吊将RY-I乏燃料运输容器吊向平车后，平车运往126走廊。在一次平车运输吊具回126走廊时，出现平车停止键失灵的现象。平车一直前进，最后拉断电闸后才停止前进，平车的制动失灵，对作业人员的安全有很重要的影响。

4.1.2原因分析

由于平车是电控开关，其开关分为前进，后退和停止挡位。由于电控开关是方形按键式的，但是按键是方形按键，在操作过程中，前进按键下压太重，导致没能回弹，所以平车一直前进，最后拉下电源开关后才使平车停止。

4.1.3改进方案

在平车控制器上加装一个制动开关，在平车失灵时，按下制动开关，使平车能够停止；将前进、停止、后退按键由方形换为圆形，防止卡壳事件发生；为保障作业人员安全，平车正前方和正后方均不能站人。

4.2 不锈钢盖O型圈存在的密封问题经验反馈

4.2.1故障出现过程

存在更换完不锈钢盖O型圈之后，用空气压缩机对密封好的RY-I乏燃料运输容器进行打压，首先对空气压缩机充气，将空气压缩机充至1 MPa，将气嘴插入充气孔，记录起始空气压缩机的压力数据，打压10 min后再看气空气压缩机的压力数据远小于1 MPa，排除其他原因后，RY-I乏燃料运输容器仍然漏气，密封性仍然存在问题。

4.2.2原因分析

首先检查了不锈钢盖不存在毛刺、缺口、划痕、光滑度或其他有可能影响密封性的缺陷后，再检查不锈钢盖板O型圈凹槽也是清洁的，最后发现是不锈钢盖板的O型圈由于没有完全砸进卡槽，导致O型圈挤压变形，影响了RY-I乏燃料运输容器不锈钢盖板的气密性。

4.2.3改进方案

对不锈钢盖进行目视检查，检查不锈钢盖是否存在毛刺、缺口、划痕或其他有可能影响密封性的缺陷。检查发现任何不清洁、不光滑表面的情况，必须将其清理至正常后，才可继续维保。不锈钢盖板O型圈凹槽存在污渍，使用软麻布和异丙基乙醇的溶剂对表面进行擦拭的方法可以去除。不锈钢盖板O型圈在使用前仔细检查，观察其是否存在变形、划痕、开裂，如有上述现象，及时更换新的O型圈，直至密封性满足要求。

4.3螺栓结构不完整密封性问题经验反馈

4.3.1故障出现过程

换好不锈钢盖板的O型圈后，用空气压缩机对密封好的RY-I乏燃料运输容器进行打压，首先对空气压缩机充气，将空气压缩机充至1 MPa，将气嘴插入充气孔，记录起始空气压缩机的压力数据，打压10 min后再看气空气压缩机的压力数据远小于1 MPa。

4.3.2原因分析

排除其他原因后，发现是螺栓结构存在问题，有两个螺栓的螺纹发生了形变，导致RY-I铅罐漏气。

4.3.3改进方案

对所有顶盖的螺栓和所有杯形盖螺钉和密封检测孔螺钉都应进行目视检查，确保螺栓（钉）和螺孔没有明显的磨损。

4.4打压经验反馈

按照以往乏燃料运输，对RY-I乏燃料运输容器做密封检查时，一般只需要对侧边的气孔进行充气打压，我们这次对RY-I乏燃料运输容器的打压不但包括了对气孔的打压，还增加了两项打压，对排水孔打压，对不锈钢盖板上部的气孔打压。此过程使得对密封性的检查更为严格。

4.5不锈钢盖顶部螺栓经验反馈

密封过程中的经验反馈，在不锈钢盖板的密封过程中，对12颗M24螺栓的安装顺序也有了新的安装经验，即在安装时要注意安装对角的螺栓，这样能够最大程度使得里面的O型圈受力均匀，不会出现漏气现象，这样的方式使得罐体的密封效果增加。

4.6人员安排经验反馈

本次维保过程中，在开始的工作中人员安排不合理，在有限空间内进行作业时，人员拥挤反而会降低工作效率，为此在后面的工作中调整了人员配比，使得工作效率大大增加。对于容器外观的目视检查，由原来的2人降为1人。更换不锈钢盖板O型圈的人数由3人降为2人。清理容器内部，排水干燥的工作由2人增加为4人。这样人员梯次配置，相互协作，明显提高了工作效率。

4.7防人因工具经验反馈

在本次的维保工作中，维保人员和团队科学的使用防人因工具，具体表现如下。

工前会。在工作开始前，工作人员之间进行面对面的交流沟通准备会，以清楚地理解任务目标范围和有效的完成任务所需要知道的一些问题[8]。在每天的维保工作开始之前，开工前会，说明本日的工作计划。

开工前依据STAR原则自检，明星自检：Stop（停）、Think（思）、Act（行）、Review（审）即在操作时遇到疑问停下来，想一想，再继续做，做完后检查操作是否正确[8]。

工作过程中，采取三向交流，接到他人的反馈后再进行工作。工作过程中始终保持质疑的工作态度，在不确定时暂停。当日的工作完成后，召开工后会进行总结。

5结语

本文简单介绍了RY-I乏燃料运输容器的结构，对RY-I乏燃料运输容器的本体，不锈钢盖，减震器进行了简单的描述。主要介绍了RY-I乏燃料运输容器的维保，包括排水口、排气口的快速接头的更换，不锈钢盖板O型圈，侧面排水口O型圈的更换，对容器外观检查及容器内部的清理排水干燥，容器的气密性试验等一系列维保。对于维保过程中出现的问题进行经验反馈，确保后续的维保工作不会出现类似问题。最终，RY-I乏燃料运输容器维保验收成功，完成了本次维保内容，并且为后续定期对乏燃料运输容器进行维保，更换其易损耗部件提供了宝贵经验。

参考文献

[1] 周玉清.RY-I型乏燃料运输容器设计、试验概况[J].辐射防护通讯，1991（5）：51-58.

[2] 马志仪.RY-Ⅰ型乏燃料运输容器热工试验研究[J].中国核科技报告，1993（00）：297-306.

[3] 周玉清，游美英，张毅.RY-Ⅰ型乏燃料运输容器研究试验[J].中国核科技报告，1993（00）：315-325.

[4] 兰天宝，朱思琪，刘轩.某乏燃料运输容器减震器设计及验证[J].包装工程，2023，44（7）：294-300.

[5] 卢可可，李馨楠，张白茹.乏燃料干法贮存容器内腔气体杂质含量分析[J].机械工程师，2022（9：57-59.

[6] 刘义清，赵枭栋，郑宇等.ENUN 24P乏燃料运输容器排气排水孔盖泄漏检测方法的改进[J].辐射防护，2022，42（5）：454-459.

[7] 刘平，王相玉，曾飞.大型密封容器高精度气密性检查方法初探[J].机械设计与制造，2020（7）：93-95.

[8] 龙安明.核电厂防人因失误的研究[J].科技风，2019（35）：170.