ISO 10276:2010
(Main)Nuclear energy — Fuel technology — Trunnions for packages used to transport radioactive material
Nuclear energy — Fuel technology — Trunnions for packages used to transport radioactive material
ISO 10276:2010 addresses trunnions fitted to radioactive-material transport packages that are subject to the approval and licensing by competent authorities in accordance with the IAEA No. TS-R-1. Aspects included are design, manufacture, maintenance and quality assurance. Subject to agreement between the interested parties, ISO 10276:2010 can also be applied to packages that are not subject to the approval by competent authorities. ISO 10276:2010 covers trunnion systems used for tie-down during transport and trunnions used for tilting and/or lifting. ISO 10276:2010 does not supersede any of the requirements in the IAEA No. TS-R-1, nor any of the requirements of international or national regulations, concerning trunnions used for lifting and tie-down. ISO 10276:2010 is applicable to new package design.
Énergie nucléaire — Technologie du combustible — Tourillons pour colis de transport de matières radioactives
L'ISO 10276:2010 traite des tourillons fixés aux colis de transport de matières radioactives qui sont soumis à l'agrément des autorités compétentes conformément au règlement No. TS-R-1 de l'AIEA. Les aspects traités couvrent la conception, la fabrication, la maintenance et l'assurance de la qualité. Elle peut également s'appliquer aux colis non soumis à l'agrément des autorités compétentes, après accord entre les parties intéressées. Elle traite des systèmes de tourillons utilisés pour arrimer les emballages pendant le transport et de ceux utilisés pour basculer et/ou manutentionner les emballages. Elle n'annule ni ne remplace aucune des exigences contenues dans le règlement No. TS-R-1 de l'AIEA, ni aucune des exigences des règlements internationaux ou nationaux relatifs aux tourillons utilisés pour manutentionner et arrimer les emballages. Elle est applicable aux nouveaux modèles de colis.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 10276
First edition
2010-08-01
Nuclear energy — Fuel technology —
Trunnions for packages used to transport
radioactive material
Énergie nucléaire — Technologie du combustible — Tourillons pour
colis de transport de matières radioactives
Reference number
ISO 10276:2010(E)
©
ISO 2010
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ISO 10276:2010(E)
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction.v
1 Scope.1
2 Normative references.1
3 Terms, abbreviated terms, symbols and definitions .1
4 Regulatory requirements.5
5 Design.5
6 Manufacture .12
7 Maintenance.15
8 Quality assurance.19
Bibliography.20
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ISO 10276:2010(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 10276 was prepared by Technical Committee ISO/TC 85, Nuclear energy, Subcommittee SC 5, Nuclear
fuel cycle.
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ISO 10276:2010(E)
Introduction
This International Standard has been produced to enable package owners, designers, users and regulatory
organizations to have at their disposal a comprehensive document covering all aspects of trunnions.
Experience has been drawn from the extensive knowledge of owners, designers, users and competent
authorities. Contained herein are the recommended minimum criteria covering various aspects of trunnions.
It is intended that quality assurance, although referred to separately in Clause 8, be applied during the
application of part or all of this International Standard.
No account is taken in this International Standard of any intermediate device that can be used between the
packaging trunnions and the transport vehicle with respect to the relevant energy-absorbing effects.
Intermediate devices (sometimes referred to as transport frames, supports or cradles) are used to support and
secure the package to the transport vehicle.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 10276:2010(E)
Nuclear energy — Fuel technology — Trunnions for packages
used to transport radioactive material
1 Scope
This International Standard covers trunnions fitted to radioactive-material transport packages that are subject
to the approval and licensing by competent authorities in accordance with the IAEA No. TS-R-1. Aspects
included are design, manufacture, maintenance and quality assurance.
Subject to agreement between the interested parties, it can also be applied to packages that are not subject to
the approval by competent authorities.
This International Standard covers trunnion systems used for tie-down during transport and trunnions used for
tilting and/or lifting.
This International Standard does not supersede any of the requirements in the IAEA No. TS-R-1, nor any of
the requirements of international or national regulations, concerning trunnions used for lifting and tie-down.
This International Standard is applicable to new package design.
2 Normative references
International Atomic Energy Agency (IAEA) No. TS-R-1, Regulations for the Safe Transport of Radioactive
Material, 2009
3 Terms, abbreviated terms, symbols and definitions
3.1 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in IAEA No. TS-R-1:2009, Section II, and
the following apply.
3.1.1
areas of special concern
areas defined by the designer as exhibiting the highest risk of failure of the trunnion and attachment system,
taking into account stress concentrations, fatigue, stress intensity, etc.
3.1.2
bending stress
variable component of normal stress, which might or might not be linear across the thickness
3.1.3
independent competent organization
organization administratively and managerially separate from the designers, manufacturers or owners of the
subject package, constituted of specialized experts, or an insurance organization used to verify, oversee,
witness or check
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ISO 10276:2010(E)
3.1.4
linearized stress
sum of the membrane stress and of the linear component of the bending stress
3.1.5
membrane stress
component of normal stress that is uniformly distributed and equal to the average stress across the thickness
of the section under consideration
3.1.6
normal stress
component of stress normal to the plane of reference
3.1.7
owner/operator
organization responsible for maintaining the condition of the packaging for transport in accordance with
IAEA No. TS-R-1
3.1.8
peak stress
maximum stress that occurs in a component by reason of geometry, local discontinuities or local thermal
stress, including the effects, if any, of stress concentration
3.1.9
periodic inspection
inspection of the trunnion system at predetermined periodicities during the “in-service” life of the packaging
3.1.10
periodic testing
testing at predetermined periodicities of the trunnion system, provided as a primary means for the lifting,
tie-down, supporting or tilting of packages
3.1.11
primary stress
normal or shear stress developed by an imposed loading that is necessary to satisfy the laws of equilibrium of
external and internal forces and moments
NOTE The basic characteristic of a primary stress is that it is not self-limiting.
3.1.12
primary trunnion system
trunnion system provided as a primary means for the lifting, tie-down, supporting or tilting of packages
3.1.13
relevant indication
indication specified by the designer that can lead to an unacceptable reduction in safety factor
3.1.14
removable trunnion
cylindrically shaped projection on a package secured by non-permanent methods, e.g. bolting
3.1.15
schedule
〈maintenance〉 document that gives, in appropriate detail, the applicable frequency/periodicity of maintenance
items and details of methods to be employed
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ISO 10276:2010(E)
3.1.16
secondary stress
normal or shear stress developed by the constraint of adjacent material or by self-constraint of the structure
NOTE The basic characteristic of a secondary stress is that it is self-limiting (e.g. general thermal stresses, bending
stress at a gross structural discontinuity).
3.1.17
secondary trunnion system
trunnion system provided as an additional or alternative means for the lifting, tie-down, supporting or tilting of
packages
3.1.18
shear stress
component of stress tangent to the plane of reference
3.1.19
significant
〈damage〉 〈corrosion〉 specified by the designer as possibly leading to an unacceptable reduction in the safety
factor
3.1.20
stress intensity
maximum mechanical and thermal stress, calculated according to von Mises's theory
3.1.21
tie-down
securing of the package to the transport vehicle
3.1.22
total mass (lifting)
maximum mass of a package during lifting, fitted with all necessary ancillaries and equipment, and including
the radioactive material and water as appropriate
3.1.23
total mass (transport)
maximum mass of a package fitted with all ancillaries (shock absorbers, neutron shields, covers, transport
frame as appropriate, etc.), as presented fully laden for transport
3.1.24
transport cycle
complete round-trip journey of a package between two complete loadings
3.1.25
trans-shipment
change of transport vehicle at any time during a transport cycle, e.g. from road to rail
NOTE This applies also when a vehicle is substituted, e.g. from one rail vehicle to another rail vehicle.
3.1.26
trunnion
cylindrically shaped projection on a packaging, attached by various means and used for lifting, tie-down,
supporting or tilting packages from horizontal and vertical modes
3.1.27
trunnion attachment
method of attaching the trunnion (e.g. welding, bolting, interference fitting and bolting, or any combination of
these methods)
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3.1.28
trunnion attachment components
trunnion attachment components excluding the trunnion, e.g. bolts, threads in the packaging body, baseplates,
etc.
3.1.29
trunnion system
assembly of trunnion and components to the packaging, including the trunnion attachment components to the
packaging and the female threads in the packaging body, as appropriate
3.1.30
welded trunnion
cylindrically shaped projection on a packaging, directly secured to the packaging by welding
3.2 Symbols
K plane strain fracture toughness
Ic
R (T) clearly defined yield point or minimum yield strength of 0,2 % of residual elongation (0,2 % proof
e
stress) at the operating temperature, T
R (T) guaranteed minimum tensile strength at the operating temperature, T
m
S stress intensity
T operating temperature
3.3 Abbreviations
IAEA International Atomic Energy Agency
ILO International Labour Organization
IMO International Maritime Organization
ISO International Organization for Standardization
MT Magnetic particle test
NDE Non-destructive examination
PT Liquid penetrant test
RE Radiographic examination
SCC Stress corrosion cracking
UN ECE United Nations Economic Commission for Europe
UT Ultrasonic test
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4 Regulatory requirements
4.1 General
In this International Standard, the word “shall” denotes a requirement; the word “should” denotes a
recommendation; and the word “may” denotes permission, i.e. neither a requirement nor a recommendation.
Imperative statements also denote requirements. To conform with this International Standard, all operations
shall be performed in accordance with its requirements, but not necessarily with its recommendations.
The words “can” and “could” denote possibility rather than permission.
The word “will” denotes that an event is certain to occur rather than a requirement.
4.2 Relevant regulations
The main applicable document is IAEA No. TS-R-1.
Other relevant national or international regulations should also be considered to ensure that any differences
with the IAEA regulations are taken into account. This International Standard does not relieve the relevant
parties of the responsibility for compliance with any requirement of the government of any country through or
into which the package is being transported, including regulations applicable within the nuclear power plants.
4.3 Quality assurance
Quality assurance, although referred to separately in Clause 8, shall be applied during the application of parts
or all of this International Standard.
5 Design
5.1 General
5.1.1 Trunnion systems shall be designed so that, under routine, normal and accident conditions, in
accordance with IAEA No. TS-R-1, the forces in the trunnions and trunnion attachments shall not impair the
ability of the package to meet the requirements of those regulations.
5.1.2 Trunnion attachment to a packaging may be carried out by welding, bolting, interference fit and bolting,
or any combination of these methods. This International Standard applies to these methods of trunnion
attachment; see Figure 1 a) and 1 b).
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4
2
1
2
3
3
a) Welded trunnion b) Removable trunnion (bolted)
Key
1 weld
2 trunnion
3 packaging body
4 attachment bolt
Figure 1 — Examples of trunnions
5.1.3 Trunnions are fitted to the packaging to provide
a) a means of tie-down of the package during transport; and/or
b) a means of providing lifting, or lifting and tilting (with particular designs of packages, the trunnions are
used in tilting from horizontal and vertical modes).
5.1.4 The design aspects in this International Standard take account of both uses of trunnions. Each aspect
is dealt with separately to enable the designer to design for tie-down, lifting/tilting or a combination of both.
5.1.5 Although this International Standard applies only to trunnion systems, the designer shall consider how
the package is supported during transport and lifted with respect to the trunnions. The design considerations
to be taken into account include the number of trunnions on the package required to fulfil a particular function
(e.g. lifting, supporting) and the value and the direction of forces that are imposed on the trunnions.
5.1.6 Consideration should be given to surface finish, which can be included in fatigue analysis.
5.1.7 Designers should anticipate the possibility of wear in service and consider the inclusion of a “wear
allowance” in calculations. This facilitates the re-machining of the trunnions, as required, without invalidating
the calculations or safety case.
5.2 Design for tie-down
5.2.1 Designers may consider using different numbers of trunnions on packages to suit different operational
or transport requirements. Where trunnions are used for tie-down, the total number of trunnions in any one
plane may be restrained unequally. Consideration should be given to alignment on both the package and the
tie-down equipment when four (or more) trunnions share a load. Local positioning imperfections or variations
in tolerances can lead to high variations in the loads acting on each trunnion. Therefore, in the absence of
justification, it shall be considered that the load is supported by only the two opposite trunnions.
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aa
3
2
3
4
5
1
Key
1 vertical restraint by four trunnions 4 trunnion
2 vertical and longitudinal restraints by two trunnions 5 packaging support
a
3 packaging Restraint directions.
Figure 2 — Example of trunnion restraints
5.2.2 The designer shall consider the different modes of transport the package is intended for. It is possible
that the directional orientation of a package can differ between different modes of transport, e.g. the
orientation of a package during sea transport may be at right angles to the orientation of the same package
during rail transport. The designers shall consider all reasonably foreseeable methods of package orientation
during transport to ascertain the most exhaustive requirements.
5.3 Stress intensity on trunnion systems during package tie-down
5.3.1 At the most severely stressed point, the stress intensity, S, considering the primary linearized stresses,
shall not exceed R (T) when the conditions in 5.3.2, 5.3.3 and 5.3.4 apply. The values of R (T) shall be
e e
specified in the design criteria. There is no reduction factor for welded joints/interfaces in the following load
cases. A safety factor shall be included for welded joints/interfaces. Consideration should be given to the
method of welding, controlling method and NDE methods, if a weld safety factor is being included.
5.3.2 The following load cases may be assumed to act on the packaging (including the mass of the
packaging, when applicable):
a) in the direction of transport: four times the total mass (transport), except for railway transport with hump
switching, in which case it is six times the total mass (transport);
b) at right angles to the direction of travel: twice the total mass (transport);
c) in the vertical direction: three times the total mass (transport).
NOTE These load cases are conservative compared to those considered in the IMO/ILO/UN ECE guidelines for
packing cargo transport units of Reference [3].
Other values may be used subject to appropriate justification.
5.3.3 It shall be considered that the above loads in the three main directions can act simultaneously.
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5.3.4 The designer shall take into account the fact that the trunnion system shall be capable of operating
from the minimum temperature, as defined in the regulations [− 40 °C for a type B(U) package] and/or
certificate of approval, to the maximum temperature of the trunnion system during package transport, based
on regulatory conditions of ambient temperature and insolation.
5.3.5 When the trunnion attachment includes bolts, the preload of the bolts shall be appropriate to avoid
any loosening during operation.
5.3.6 The criteria in 5.3.1 to 5.3.4 apply to the trunnion system, not to the body of the packaging.
5.3.7 The criteria in 5.3.1 to 5.3.4 do not apply to the transport frame, which shall be separately assessed
according to the regulations that apply to the transport mode.
5.4 Design for lifting and tilting
5.4.1 Depending upon the design for operation, the package may have the capability of being lifted and/or
tilted on the same trunnions. In some cases, packages might not be designed to be tilted. Whichever case
applies, the stress intensity, S, shall be calculated taking into account the total mass (lifting) that applies at any
time to the minimum justified quantity of trunnions.
5.4.2 In some cases, the designer shall be required to design packages fitted with secondary trunnion
systems; see Figure 3. The designer shall design the primary and secondary trunnion systems independently
of each other. The primary and secondary trunnion systems shall be designed so that they also act
independently of each other.
Where trunnions are used for lifting and/or tilting, the total number of trunnions in any one plane may be
restrained unequally. Consideration should be given to alignment on both the package and the lifting and/or
tilting equipment when four (or more) trunnions share a load. Local positioning imperfections or variations in
tolerance can lead to high variations in the loads acting on each trunnion. Therefore, in the absence of
justification, it shall be considered that the load is supported by only the two opposite trunnions.
2
1
Key
1 primary trunnion
2 secondary trunnion
Figure 3 — Packaging having primary and secondary trunnions
5.5 Stress intensity on trunnion systems during package lifting or tilting
5.5.1 At the most severely stressed point, the stress intensity, S, considering the primary linearized stresses,
shall not exceed R (T) when the conditions in 5.5.2. and 5.5.3. apply. The values of R (T) shall be specified in
e e
the design criteria. A duty factor shall be included for welded joints, depending on the methods of welding and
inspection.
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5.5.2 A safety factor shall be assumed along the lifting axis on the total mass acting on the trunnions. The
safety factor shall normally be 2, but may vary depending on the applicable national requirements and the
consequences of failure; see 4.2.
5.5.3 The designer shall take into account the fact that the trunnion system shall be capable of operating
from the minimum temperature as defined in the regulations [− 40 °C for a type B(U) package] and/or
certificate of approval, to the maximum temperature of the trunnion system during package transport, based
on regulatory conditions of ambient temperature and insolation.
5.6 Fatigue analysis of trunnion system
5.6.1 The designer shall take into account the fact that the life can be reduced due to the effects of fatigue
caused by cyclic stresses during transport, lifting or a combination of both.
5.6.2 Fatigue analysis shall consider peak stresses, and any weakening due to welds and features that can
induce stress concentrations, and appropriate fatigue curves for the material that is used.
5.7 Design for manufacture, inspection, testing and assembly
5.7.1 The designer shall aim to achieve simplicity and repeatability in determining the requirements for
inspection, testing and assembly.
5.7.2 To facilitate the evaluation of surface cracks and damage, the designer may specify that the
inspection criteria incorporate a “brittle fracture” analysis of the trunnion using a fracture-mechanics-based
approach.
5.8 Design for operation
5.8.1 Operating aspects, such as safety, relationships to interface operating equipment (e.g. lifting
equipment and package supports) and ease of decontamination shall be taken into account.
5.8.2 The design of the trunnion systems should, where possible, be integrated with the design of
interfacing lifting equipments or, otherwise, the trunnion and interfacing equipment proposed should be
assessed for mutual compatibility of geometry and material.
5.8.3 Specific surface finish limits shall be specified by the designer. Smooth surfaces and gradual changes
of section aid decontamination and are also beneficial for fatigue properties. Liquid traps shall be avoided.
Applying sealant or using gaskets can prevent the ingress of liquids.
5.8.4 As far as practicable, ease of decontamination shall be considered in the design of trunnion systems,
particularly with regard to the bolted attachments.
5.8.5 Where the trunnion is attached to the package by bolting, the designer shall consider carefully the
strength grade specified for the bolt and any requirement for the attachment system to withstand the effects of
water, for example reactor-pond water.
In cases where exposure of attachment bolts to reactor-pond water cannot be avoided, the designer should
ensure that the combination of bolt strength grade and preload stress do not render the bolts vulnerable to the
effects of stress corrosion cracking (SCC). Where the effects of SCC cannot be avoided by design, the
designer shall specify a regime of inspection to detect the early effects of SCC and to allow for bolt
replacement before there is serious damage.
5.9 Design for maintenance (periodic inspection, periodic testing, component replacement
and repairs)
5.9.1 During design, consideration shall be given to the methods of maintenance that shall be employed
during the in-service life of the trunnion systems. Insufficient thought given to design with respect to these
factors can cause difficulties in carrying out maintenance.
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Inspection, maintenance and repair of welded trunnions present greater difficulties than bolted trunnions, and
consideration should be given to the availability of enabling tools and techniques.
5.9.2 Periodic inspection
Periodic inspection shall be carried out in accordance with 7.4 during the in-service life of the trunnion system.
The areas requiring regular inspection are areas of special concern and surfaces subject to damage as well
as screws and threaded holes. These areas should be easily accessible and designed to facilitate inspection.
Full as-built dimensional records of each trunnion shall be retained as part of the manufacturing record/lifetime
quality record as a basis for comparison during inspection.
5.9.3 Periodic testing
The designer shall specify testing methods during manufacture that can be repeated during in-service life. The
designer shall ensure that there are no physical features on packaging that can inhibit repeatable tests.
5.9.4 Component replacement
The designer shall ensure that the removable components of the trunnion system can be replaced as simply
as possible and in accordance with 7.5.
5.9.5 Repair
5.9.5.1 The life of a trunnion system can be increased if repair is possible to recover non-conforming
trunnions, attachments or components. Consideration may be given to the inclusion of an allowance within the
design criteria to enable the recovery of non-conforming items.
5.9.5.2 Where welding is considered a feasible repair solution, the designer shall ensure that the
materials chosen for the design can be welded satisfactorily without detrimental effect upon the original
material properties.
5.10 Trunnion materials
5.10.1 Material selection
5.10.1.1 The material chosen shall meet all the requirements detailed in this International Standard.
5.10.1.2 It is recommended that trunnions be made from a corrosion-resistant steel. There can be cases
where the use of stainless steel cladding of a carbon-alloy-steel substrate can be justified, provided the
designer has carefully considered all aspects of inspection and maintenance that are likely to be most
challenging.
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ISO 10276:2010(E)
2
1
Key
1 base material
2 stainless steel cladding
Figure 4 — Example of a clad trunnion
5.10.1.3 In order to minimize corrosion, materials shall be chosen to ensure that the electro-potential
sensitivity between components is minimal.
5.10.1.4 Materials chosen for the sealant shall be compatible with the materials of the trunnion system
(including bolts, gaskets, etc.).
5.10.1.5 Materials chosen for cleaning in operation shall be compatible with the materials of the trunnion
system (including bolts, gaskets, sealants, etc.).
5.10.2 Mechanical properties and material testing
5.10.2.1 The mechanical properties of the materials shall meet the requirements of 5.3 and 5.5 regarding
stress intensity.
5.10.2.2 The material shall be capable of achieving the following:
a) Charpy impact test properties of 23 j minimum at − 40 °C for a type B(U) or a type C package as defined
in IAEA No. TS-R-1;
b) tensile test elongation to failure of 14 % minimum at 20 °C.
5.10.2.3 Where trunnions are not wholly stainless steel, but are stainless-steel co
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 10276
Première édition
2010-08-01
Énergie nucléaire — Technologie du
combustible — Tourillons pour colis de
transport de matières radioactives
Nuclear energy — Fuel technology — Trunnions for packages used to
transport radioactive material
Numéro de référence
ISO 10276:2010(F)
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ISO 2010
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ISO 10276:2010(F)
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Publié en Suisse
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ISO 10276:2010(F)
Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction.v
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives.1
3 Termes et définitions, symboles et termes abrégés.1
4 Exigences réglementaires .5
5 Conception.5
6 Fabrication .12
7 Maintenance.16
8 Assurance de la qualité .21
Bibliographie.22
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Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 10276 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 85, Énergie nucléaire, sous-comité SC 5,
Technologie du combustible nucléaire.
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ISO 10276:2010(F)
Introduction
L'objectif de la présente Norme Internationale est de fournir aux propriétaires, concepteurs et utilisateurs de
colis, ainsi qu'aux organismes de réglementation, un document complet couvrant tous les aspects liés aux
tourillons. L'expérience et les connaissances étendues des propriétaires, concepteurs, utilisateurs et autorités
compétentes ont été prises en compte. Ce document spécifie les critères minimaux recommandés pour les
divers aspects qui concernent les tourillons.
L'assurance de la qualité, bien que mentionnée de façon spécifique dans l'Article 8, est censée être mise en
œuvre dans toutes les applications de tout ou partie de la présente Norme internationale.
La présente Norme internationale ne tient pas compte des effets d'absorption d'énergie des dispositifs
intermédiaires pouvant être utilisés entre les tourillons de l'emballage et le véhicule de transport. Ces
dispositifs intermédiaires (désignés parfois «châssis de transport», «supports» ou «berceaux») sont utilisés
pour soutenir le colis et le fixer au véhicule de transport.
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NORME INTERNATIONALE ISO 10276:2010(F)
Énergie nucléaire — Technologie du combustible — Tourillons
pour colis de transport de matières radioactives
1 Domaine d'application
La présente Norme internationale traite des tourillons fixés aux colis de transport de matières radioactives qui
sont soumis à l'agrément des autorités compétentes conformément au Règlement N° TS-R-1 de l'AIEA. Les
aspects traités couvrent la conception, la fabrication, la maintenance et l'assurance de la qualité.
Le présent document peut également s'appliquer aux colis non soumis à l'agrément des autorités
compétentes, après accord entre les parties intéressées.
La présente Norme internationale traite des systèmes de tourillons utilisés pour arrimer les emballages
pendant le transport et de ceux utilisés pour basculer et/ou manutentionner les emballages.
La présente Norme internationale n'annule ni ne remplace aucune des exigences contenues dans le
Règlement N° TS-R-1 de l'AIEA, ni aucune des exigences des règlements internationaux ou nationaux relatifs
aux tourillons utilisés pour manutentionner et arrimer les emballages.
La présente Norme internationale est applicable aux nouveaux modèles de colis.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
Agence Internationale de l'Énergie Atomique (AIEA), Règlement N° TS-R-1, Règlement de transport des
matières radioactives, 2009
3 Termes et définitions, symboles et termes abrégés
3.1 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans la section II du Règlement
N° TS-R-1:2009 de l'AIEA ainsi que les suivants s'appliquent.
3.1.1
zone d'attention particulière
zone du tourillon et du système de fixation déterminée par le concepteur comme présentant le plus grand
risque de défaillance en raison des concentrations de contraintes, de la fatigue, de l'intensité des contraintes,
etc.
3.1.2
contrainte de flexion
composante variable de la contrainte normale, qui peut être linéaire ou non à travers l'épaisseur
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3.1.3
organisme compétent indépendant
organisme indépendant des concepteurs, fabricants ou propriétaires du colis en question, sur le plan de
l'administration et de la gestion, constitué d'experts spécialisés, ou organisme d'assurance chargé de vérifier,
de surveiller, d'attester ou de contrôler
3.1.4
contrainte linéarisée
somme de la contrainte de membrane et de la composante linéaire de la contrainte de flexion
3.1.5
contrainte de membrane
composante de la contrainte normale répartie uniformément et égale à la contrainte moyenne à travers
l'épaisseur de la section en question
3.1.6
contrainte normale
composante de la contrainte qui s'exerce perpendiculairement au plan de référence
3.1.7
propriétaire
opérateur
organisation chargée du maintien des conditions de l'emballage pour le transport en conformité avec le
Règlement N° TS-R-1 de l'AIEA
3.1.8
contrainte de pic
contrainte maximale qui apparaît dans un composant en raison de la géométrie, de discontinuités locales ou
de contraintes thermiques locales, incluant, le cas échéant, les effets d'une concentration de contraintes
3.1.9
contrôle périodique
contrôle du système de tourillon effectué à intervalles prédéterminés pendant la durée d'utilisation de
l'emballage
3.1.10
essai périodique
essai, à des intervalles prédéterminés, du système de tourillon fourni comme moyen primaire pour
manutentionner, arrimer, soutenir ou basculer les colis
3.1.11
contrainte primaire
contrainte normale ou de cisaillement créée par une charge imposée, nécessaire pour équilibrer les forces et
moments externes et internes
NOTE La caractéristique fondamentale d'une contrainte primaire réside dans le fait qu'elle ne s'autolimite pas.
3.1.12
système de tourillon principal
système de tourillon qui constitue le moyen principal de manutention, d'arrimage, de soutien ou de
basculement des colis
3.1.13
indication significative
indication spécifiée par le concepteur, pouvant conduire à une réduction inacceptable des marges de sûreté
3.1.14
tourillon amovible
élément cylindrique faisant saillie sur un colis, dont le mode de fixation n'est pas permanent, par exemple
fixation par vis
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3.1.15
programme
〈maintenance〉 document détaillant de façon appropriée la fréquence/périodicité des activités de maintenance
et des méthodes à utiliser
3.1.16
contrainte secondaire
contrainte normale ou de cisaillement créée par la déformation d'un matériau adjacent ou par la propre
déformation de la structure
NOTE La caractéristique fondamentale d'une contrainte secondaire réside dans le fait qu'elle s'autolimite (par
exemple contraintes thermiques généralisées, contrainte de flexion localisée à une discontinuité géométrique importante).
3.1.17
système de tourillon secondaire
système de tourillon qui constitue un moyen supplémentaire ou différent, pour la manutention, l'arrimage, le
soutien ou le basculement des colis
3.1.18
contrainte de cisaillement
composante de la contrainte qui s'exerce dans le plan de référence
3.1.19
significatif
〈dommage〉 〈corrosion〉 état spécifié par le concepteur pouvant conduire à une réduction inacceptable des
marges de sûreté
3.1.20
intensité de contrainte
contrainte mécanique et thermique maximale, calculée selon la théorie de Von Mises
3.1.21
arrimage
fixation du colis au véhicule de transport
3.1.22
masse totale (manutention)
masse maximale d'un colis, au cours des manutentions, muni de tous les équipements et accessoires
nécessaires, y compris le contenu radioactif et l'eau, selon le cas
3.1.23
masse totale (transport)
masse maximale d'un colis muni de tous les accessoires (absorbeurs de chocs, protections neutroniques,
capots, châssis de transport le cas échéant, etc.), présenté complètement chargé pour le transport
3.1.24
cycle de transport
voyage aller et retour complet d'un colis entre deux chargements complets
3.1.25
transbordement
changement de véhicule de transport, intervenant à tout moment du cycle de transport, par exemple transfert
depuis la route vers le rail
NOTE Cela s'applique également lors d'une substitution de véhicule, par exemple d'un véhicule sur rails par un autre
véhicule sur rails.
3.1.26
tourillon
élément cylindrique faisant saillie sur un emballage, fixé par divers moyens et utilisé pour manutentionner,
arrimer, soutenir ou basculer des colis à l'horizontale et à la verticale
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3.1.27
fixation de tourillon
méthode de fixation du tourillon (par exemple soudage, boulonnage, ajustement avec serrage et boulonnage
ou toute combinaison de ces méthodes)
3.1.28
composant de fixation du tourillon
composant servant à la fixation du tourillon, à l'exception du tourillon, tel que des vis, des filetages dans le
corps de l'emballage, des embases, etc.
3.1.29
système de tourillon
assemblage du tourillon et des composants à l'emballage, y compris les composants de fixation du tourillon à
l'emballage et les filetages femelles dans le corps de l'emballage, le cas échéant
3.1.30
tourillon soudé
élément cylindrique faisant saillie sur un emballage, directement fixé à l'emballage par soudage
3.2 Symboles
K facteur d'intensité de contrainte limite
Ic
R (T) limite de plastification clairement définie ou limite d'élasticité minimale à 0,2 % d'allongement
e
résiduel (limite d'allongement à 0,2 %) à la température de service, T
R (T) résistance à la traction minimale garantie à la température de service, T
m
S intensité de contrainte
T température de service
3.3 Termes abrégés
AIEA Agence Internationale de l'Énergie Atomique
OIT Organisation internationale du travail
OMI Organisation maritime internationale
ISO Organisation internationale de normalisation
CM contrôle par magnétoscopie
CND contrôle non destructif
CPR contrôle par ressuage
CR contrôle radiographique
CSC corrosion sous contrainte
CEE-ONU Commission économique des Nations unies pour l'Europe
CUS contrôle par ultrasons
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4 Exigences réglementaires
4.1 Généralités
Dans la présente Norme internationale, le verbe «devoir» à l'indicatif désigne une exigence, l'expression «il
convient» désigne une recommandation et le verbe «pouvoir» à l'indicatif indique une permission et non une
exigence ou une recommandation. Les tournures impératives désignent également des exigences. Pour être
conformes à la présente Norme internationale, toutes les opérations doivent être effectuées conformément
aux exigences qu'elle spécifie, mais pas nécessairement conformément à ses recommandations.
L'expression «il est possible de» et le verbe «pouvoir» au conditionnel désignent une possibilité plutôt qu'une
permission.
L'emploi du futur indique qu'un événement est certain de se produire. Il ne sous-entend pas une exigence.
4.2 Réglementation applicable
Le principal document applicable est le Règlement N° TS-R-1 de l'AIEA.
Il convient également de tenir compte d'autres réglementations nationales ou internationales pour garantir la
prise en compte de toutes différences avec le règlement de l'AIEA. La présente Norme internationale ne
dispense pas les parties concernées d'observer les prescriptions établies par les autorités des pays sur le
territoire desquels les colis sont transportés, y compris les réglementations applicables dans les centrales
nucléaires.
4.3 Assurance qualité
L'assurance de la qualité, bien que mentionnée de façon spécifique dans l'Article 8, doit être mise en œuvre
dans toutes les applications de tout ou partie de la présente Norme internationale.
5 Conception
5.1 Généralités
5.1.1 La conception des systèmes de tourillons doit être telle que, dans les conditions de routine, normales
et accidentelles, telles que définies dans le Règlement N° TS-R-1 de l'AIEA, les forces s'exerçant sur les
tourillons et sur les fixations des tourillons ne diminuent pas l'aptitude du colis à satisfaire aux exigences de
ce règlement.
5.1.2 La fixation d'un tourillon à un emballage peut se faire par soudage, boulonnage, ajustement avec
serrage et boulonnage ou toute combinaison de ces méthodes. La présente Norme internationale s'applique à
ces méthodes de fixation du tourillon; voir les Figures 1 a) et 1 b).
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4
2
1
2
3
3
a) Tourillon soudé b) Tourillon amovible (boulonné)
Légende
1 soudure
2 tourillon
3 corps de l'emballage
4 boulon de fixation
Figure 1 — Exemples de tourillon
5.1.3 Les tourillons sont fixés aux emballages pour permettre
a) d'arrimer le colis pendant le transport, et/ou
b) de manutentionner ou bien de manutentionner et de basculer le colis (pour certains types de colis, les
tourillons sont utilisés pour les basculer à l'horizontale et à la verticale).
5.1.4 Les aspects liés à la conception spécifiés dans la présente Norme internationale tiennent compte des
deux fonctions des tourillons. Chaque aspect est traité à part pour permettre au concepteur d'élaborer des
tourillons pour l'arrimage, pour la manutention/le basculement ou pour une combinaison des deux fonctions.
5.1.5 Bien que la présente Norme internationale porte uniquement sur les systèmes de tourillons, le
concepteur doit tenir compte de la façon dont le colis est soutenu pendant le transport et manutentionné par
les tourillons. Les aspects liés à la conception à prendre en compte comprennent le nombre de tourillons sur
le colis remplissant une fonction particulière (par exemple levage, soutien) et la valeur et la direction des
forces qui agissent sur les tourillons.
5.1.6 Il convient de tenir compte de l'état de surface, qui peut intervenir dans l'analyse de fatigue.
5.1.7 Il convient que les concepteurs anticipent la possibilité d'une usure en service et envisagent
l'intégration dans les calculs d'une «marge d'usure», ce qui facilite le réusinage des tourillons, le cas échéant,
sans invalider les calculs ou le dossier de sécurité.
5.2 Conception pour l'arrimage
5.2.1 Les concepteurs peuvent envisager l'utilisation de différents nombres de tourillons sur les colis, afin
de s'adapter à différentes conditions d'exploitation ou de transport. Lorsque les tourillons sont utilisés pour
arrimer l'emballage, le nombre de tourillons intervenant peut être différent selon les directions. Il convient de
considérer l'alignement à la fois sur le colis et l'équipement d'arrimage lorsque quatre tourillons (ou plus)
partagent une charge. Il est possible que les imperfections locales du positionnement ou les tolérances
conduisent à des variations importantes de la charge agissant sur chaque tourillon. Par conséquent, en
l'absence de justification, il doit être considéré que la charge n'est supportée que par deux tourillons opposés.
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aa
3
2
3
4
5
1
Légende
1 arrimage vertical par 4 tourillons
2 arrimage vertical et longitudinal par 2 tourillons
3 emballage
4 tourillon
5 support de l'emballage
a
Sens d'arrimage.
Figure 2 — Exemple d'arrimage
5.2.2 Le concepteur doit tenir compte des différents modes de transport auxquels le colis est destiné. Il est
possible que l'orientation du colis diffère selon le mode de transport. Par exemple, l'orientation d'un emballage
transporté par bateau peut être à angle droit par rapport à l'orientation du même colis transporté par voie
ferrée. Les concepteurs doivent tenir compte de toutes les orientations raisonnablement envisageables du
colis pendant le transport pour pouvoir évaluer de façon exhaustive les exigences.
5.3 Intensité de contrainte dans les systèmes de tourillons pendant l'arrimage des colis
5.3.1 Au point subissant le plus de contraintes, l'intensité de contrainte, S, considérant les contraintes
primaires linéarisées, ne doit pas dépasser R (T) lorsque les conditions énoncées en 5.3.2, 5.3.3 et 5.3.4 sont
e
appliquées. Les valeurs de R (T) doivent être spécifiées dans les critères de conception. Il n'existe pas de
e
coefficient de réduction relatif aux joints/interfaces soudés pour les cas de charge suivants. Un coefficient de
sécurité doit être inclus pour les joints/interfaces soudés. Il convient de tenir compte du mode de soudage, de
contrôle et de CND lorsqu'un coefficient de sécurité de soudage est intégré.
5.3.2 On peut supposer que les différents chargements suivants s'exercent sur l'emballage (y compris la
masse de l'emballage, le cas échéant):
a) dans la direction du transport: quatre fois la masse totale (transport), à l'exception du transport ferroviaire
avec un triage par gravité («triage à la bosse»), auquel cas il est de six fois la masse totale (transport);
b) à angle droit de la direction du transport: deux fois la masse totale (transport);
c) dans la direction verticale: trois fois la masse totale (transport).
NOTE Ces différents chargements sont pénalisants par rapport à ceux envisagés dans la «Directive
OMI/OIT/CEE-ONU pour le chargement des cargaisons dans des engins de transport», voir Référence [3].
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On peut utiliser d'autres valeurs sous réserve d'une justification appropriée.
5.3.3 Il doit être considéré qu'il est possible que les chargements ci-dessus, dans les trois directions
principales, agissent simultanément.
5.3.4 Le concepteur doit prendre en compte le fait que le système de tourillon doit pouvoir fonctionner
depuis la température minimale définie dans la réglementation [−40 °C pour un colis de type B(U)] et/ou dans
le certificat d'agrément, jusqu'à la température maximale du système de tourillon pendant le transport du colis,
sur la base des conditions réglementaires relatives à la température ambiante et à l'ensoleillement.
5.3.5 Lorsque la fixation du tourillon inclut des vis, la précharge des vis doit être adaptée pour éviter tout
desserrage pendant les opérations.
5.3.6 Les critères de 5.3.1 à 5.3.4 s'appliquent au système de tourillon, pas au corps du colis.
5.3.7 Les critères de 5.3.1 à 5.3.4 ne s'appliquent pas au châssis de transport, qui doit être évalué à part
conformément aux réglementations applicables au mode de transport concerné.
5.4 Conception pour la manutention et le basculement
5.4.1 Selon les conditions d'exploitation, le colis est susceptible d'être manutentionné et/ou basculé par les
mêmes tourillons. Dans certains cas, les colis peuvent être conçus pour ne pas être basculés. Selon le cas
qui s'applique, l'intensité de contrainte, S, doit être calculée en tenant compte de la masse totale
(manutention) qui s'applique à tout moment sur le nombre minimal de tourillons justifié.
5.4.2 Dans certains cas, le concepteur doit concevoir des colis équipés de systèmes de tourillons
secondaires; voir la Figure 3. Le concepteur doit concevoir les systèmes de tourillons primaires et
secondaires indépendamment les uns des autres. La conception des systèmes de tourillons primaires et
secondaires doit leur permettre également d'agir indépendamment les uns des autres.
Lorsque les tourillons sont utilisés pour la manutention et/ou le basculement, le nombre total de tourillons
intervenant sur chaque plan peut être limité différemment. Il convient de considérer l'alignement à la fois sur le
colis et l'équipement de manutention et/ou de basculement lorsque quatre tourillons (ou plus) partagent une
charge. Il est possible que les imperfections locales du positionnement ou les différentes tolérances
conduisent à des variations importantes de la charge agissant sur chaque tourillon. Par conséquent, en
l'absence de justification, il doit être considéré que la charge n'est supportée que par deux tourillons opposés.
2
1
Légende
1 tourillon primaire
2 tourillon secondaire
Figure 3 — Emballage équipé de tourillons primaires et secondaires
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5.5 Intensité de contrainte dans les systèmes de tourillons pendant la manutention ou le
basculement du colis
5.5.1 Au point subissant le plus de contraintes, l'intensité de contrainte, S, en considérant les contraintes
primaires linéarisées, ne doit pas dépasser R (T) lorsque les conditions énoncées en 5.5.2 et 5.5.3 sont
e
appliquées. Les valeurs de R (T) doivent être spécifiées dans les critères de conception. Un facteur
e
d'utilisation doit être inclus pour les joints soudés, en fonction des modes de soudage et de contrôle.
5.5.2 Un coefficient de sécurité doit être supposé le long de l'axe de manutention, pour la masse totale
agissant sur les tourillons. Le coefficient de sécurité doit normalement être 2 mais peut varier en fonction des
exigences nationales applicables et des conséquences d'une défaillance; voir 4.2.
5.5.3 Le concepteur doit prendre en compte le fait que le système de tourillon doit pouvoir fonctionner
depuis la température minimale définie dans la réglementation [−40 °C pour un colis de type B(U)] et/ou dans
le certificat d'agrément, jusqu'à la température maximale du système de tourillon pendant le transport du colis,
sur la base des conditions réglementaires relatives à la température ambiante et à l'ensoleillement.
5.6 Analyse de fatigue du système de tourillon
5.6.1 Le concepteur doit prendre en compte le fait qu'il est possible que la durée de vie soit raccourcie en
raison des effets de la fatigue causée par les contraintes cycliques durant le transport, la manutention ou une
combinaison des deux.
5.6.2 L'analyse de fatigue doit prendre en compte les contraintes de pic et tout affaiblissement dû aux
soudures et aux éléments pouvant induire des concentrations de contraintes, ainsi que des courbes de fatigue
appropriées pour le matériau utilisé.
5.7 Conception pour la fabrication, l'inspection, les essais et l'assemblage
5.7.1 Le concepteur doit avoir pour objectifs la simplicité et la répétabilité lorsqu'il détermine les exigences
de contrôle, d'essai et d'assemblage.
5.7.2 Pour faciliter l'évaluation des fissures et des dommages superficiels, le concepteur peut spécifier que
les critères de contrôle incorporent une analyse de «fracture fragile» du tourillon en utilisant une approche
basée sur la mécanique de la rupture.
5.8 Conception pour l'exploitation
5.8.1 Les aspects opérationnels, tels que la sécurité, les interfaces avec les équipements d'exploitation (par
exemple équipements de levage et supports du colis), ainsi que la facilité de la décontamination, doivent être
pris en compte.
5.8.2 Lorsque cela est possible, il convient que la conception des systèmes de tourillons soit intégrée à la
conception des équipements de levage en interface. Sinon, il convient que le tourillon et l'équipement en
interface proposé soient évalués en ce qui concerne la compatibilité mutuelle de la géométrie et des
matériaux.
5.8.3 Le concepteur doit spécifier des limites spécifiques relatives à l'état de surface. Les surfaces lisses et
les modifications progressives de section favorisent la décontamination ainsi que la tenue à la fatigue. Les
pièges à liquide doivent être évités. L'application de mastic d'étanchéité ou l'utilisation de joints pourrait
empêcher l'infiltration de liquides.
5.8.4 Dans la mesure du possible, la facilité des opérations de décontamination doit être prise en compte
dans la conception des systèmes de tourillons, en particulier en ce qui concerne les tourillons fixés par des vis.
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5.8.5 Lorsque le tourillon est fixé au colis au moyen de vis, le concepteur doit considérer avec soin le type
de matériau spécifié pour les vis, ainsi que toute exigence relative au système de fixation vis-à-vis de la
résistance aux effets de l'eau, par exemple l'eau de la piscine du réacteur.
Lorsqu'il n'est pas possible d'éviter l'exposition des vis de fixation à l'eau de la piscine du réacteur, il convient
que le concepteur garantisse que la combinaison du type de matériau des vis et de la précontrainte ne rend
pas les vis vulnérables aux effets de la corrosion sous contrainte (CSC). Lorsque la conception ne peut pas
éviter les effets de la CSC, le concepteur d
...
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