TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Behälterfertigung - Qualitätsüberwachung T2 - 7. Symposium Lagerung und Transport radioaktiver Stoffe CY - Hannover DA - 2015-11-25 PY - 2015 AN - OPUS4-34854 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Zentrale Koordinierungsstelle für Informationen zur Behälterabfertigung (KOBAF/BIBO) - Einrichtung und erste Betriebsphase N2 - Im Zusammenhang mit dem Ausstiegsbeschluss der Bundesregierung zur Nutzung der Kernenergie und der zugehörigen Vereinbarung mit den Energieversorgungsunternehmen vom 11. Juni 2001 wurde auch die Beschränkung der Entsorgung auf die direkte Endlagerung bestrahlter Brennelemente sowie die Verpflichtung zur Errichtung und Nutzung von dezentralen Zwischenlagern an den Kraftwerksstandorten vereinbart. Dieser Verpflichtung wurde mit der Beantragung und Genehmigung von insgesamt 12 Standortzwischenlagern bis Ende 2003 sowie vorlaufend 4 sog. Interimslagern entsprochen. Darüber hinaus bestehen weiterhin die bereits genehmigten zentralen Zwischenlager in Ahaus und Gorleben sowie das AVR-Behälterlager Jülich und das Zwischenlager Nord (ZLN) in Lubmin bei Greifswald. Die Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente und hochradioaktiver Abfälle aus der Wiederaufarbeitung erfolgt in Deutschland in Transport- und Lagerbehältern. Diese Behälter verfügen einerseits als Transportbehälter über eine verkehrsrechtliche Zulassung des Bundesamtes für Strahlenschutz (BfS) auf der Grundlage einer umfassenden Bauartprüfung durch die BAM gemäß den Vorgaben des Gefahrgutrechts auf der Basis der Internationalen IAEA-Regulations. Andererseits ist die Zwischenlagerung dieser Behälter in den o. g. Zwischenlagern auf der Grundlage des Atomgesetzes (AtG) vom BfS gesondert genehmigt. Voraussetzung für die Annahme und Einlagerung der beladenen Behälter in ein Zwischenlager ist u.a. die Einhaltung zahlreicher technischer Anforderungen an die Qualität, die Eigenschaften und den Zustand der Behälter und deren Inventar. Diese Anforderungen sind in den jeweiligen lagerspezifischen „Technischen Annahmebedingungen“ festgeschrieben. Sie reichen von den Nachweisen über die ordnungsgemäße Herstellung jedes einzelnen Behälters einschließlich aller seiner Komponenten bis hin zu den Abfertigungsvorschriften zur Montage der Deckel-Dichtsysteme nach der Behälterbeladung im KKW. T2 - 4. Symposium Lagerung und Transport radioaktiver Stoffe CY - Hannover, Germany DA - 2005-06-14 KW - Behälterabfertigung KW - KOBAF KW - BIBO PY - 2005 AN - OPUS4-35466 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Research activities at BAM related to extended spent fuel and HLW storage N2 - This presentation starts with a brief overview about the current situation of spent nuclear fuel and high level waste storage in Germany followed by a discussion of the expected timeline towards final disposal. Furthermore an overview is presented about research programmes for radioactive waste disposal and also extended interim storage issues due to the delay of the national repository siting procedure. In the second part of the presentation BAM research activities related to extended interim storage are addressed. This includes the status and preliminary results of proactive R&D projects concerning metal seals, degradation effects of polymers used as neutron shielding materials and finally elastomer seals. T2 - RIC 2016 - 28th Annual regulatory information conference CY - North Bethesda, Maryland, USA DA - 08.03.2016 KW - Spent Fuel KW - Extended interim storage KW - Radioactive waste KW - Degradation effects PY - 2016 UR - https://ric.nrc-gateway.gov/docs/abstracts/volzkeh-w22-hv.pdf AN - OPUS4-35614 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Safety demonstrations with regard to extended interim storage N2 - This presentation addresses safety aspects concerning dual purpose casks for transportation and storage of spent fuel and high level radioactive waste. The long term performance of casks and their safety relevant components like sealed lid systems and the long term performance of cask internals, especially spent fuel assemblies are discussed. Transportation after interim storage is another key issue and due to the fact of delayed disposal projects current interim storage periods need to be extended causing additional safety demonstration needs for longer periods of time. Regarding this situation present BAM research activities in this area and their preliminary outcomes are presented. T2 - 5. RAM-Behältersicherheitstage CY - Berlin DA - 16.03.2016 KW - Interim storage KW - Radioactive waste KW - Spent fuel KW - Safety PY - 2016 AN - OPUS4-35615 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Erhard, Anton A1 - Völzke, Holger A1 - Droste, Bernhard A1 - Wolff, Dietmar A1 - Wille, Frank T1 - Nuclear power plant waste management strategy in Germany N2 - The shut-down of eight nuclear power plants and the phase out of the nuclear energy genera� tion in Germany, due to a decision of the German government after the Fukushima accident, has rapidly forced the need for transportation and storage of spent nuclear fuel (SNF) from shut-down reactors in this country. In accordance with the present strategy in Germany, which is characterized by searching for appropriate final repository areas, only the dry interim stor� age facilities are available for storage nuclear waste of the decommissioned plants as well as the operating plants. Therefore, the transportation and the storage casks must be available for both types of light water reactors. But for the time being this is the bottleneck. Unfortunately the prognoses are neglecting the fact, that such a high number of casks are needed in a very short space of time. This requires the acceleration of formal activeness in relation to the li� censes but also an increase of the production. In the meanwhile to get this process started, the only possibility is the storage in the pools at the plant site. Anyway, for the time being, this is one of the problems for dismantling the eight plants which have been shut down due to the decision of the Government, which is now fixed in the last amended German Atomic Energy Act dated 24th of February 2012. Starting to dismantle in the radioactive regions of the plants requires empty pools. For emptying the pools of damaged SNF special procedures regarding the transportation and storage are necessary. The transportation of damaged SNF requires special casks or at least special procedures and therefore also a special licenses. This paper describes the challenge for the management in transportation and storage of SNF in Germany after the shut-down of the nuclear power plants by reason of the Fukushima acci� dent. T2 - PATRAM 2013 - 17th International symposium on the packaging and transportation of radioactive materials CY - San Francisco, CA, USA DA - 18.08.2013 PY - 2013 SP - 1 EP - 11 PB - Omnipress AN - OPUS4-30135 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar A1 - Probst, Ulrich A1 - Nagelschmidt, Sven A1 - Schulz, Sebastian T1 - Long-term performance of metal seals for transport and storage casks N2 - Dual purpose casks for the transportation and storage of spent nuclear fuel and other radioactive materials require very high leak-tightness of lid closure Systems under accident conditions as well as in the long-term to prevent activity release. For that purpose metal seals of specific types with an inner helical spring and outer metal liners are widely used and have shown their excellent performance if certain quality assurance requirements for fabrication and assembling are satisfied. Well defined surface roughness, clean and dry inert conditions are therefore essential. No seal failure in a loaded cask happened under these conditions until today. Nevertheless, the considered and licensed Operation period is limited and all safety assessments have been performed and approved for this period of time which is 40 years in Germany so far. But in the meantime longer storage periods might be necessary for the future and therefore additional material data will be required. BAM is involved in the qualification and evaluation procedures of those seals from the early beginning. Because long-term tests are always time consuming BAM has early decided to perform additional tests with specific test seal configurations to gain a better understanding of the long-term behavior with regard to seal pressure force, leakage rate and useable resilience which is safety relevant mainly in case of accidental mechanical loads inside a storage facility or during a subsequent transport. Main test parameters are the material of the outer seal jacket (silver or aluminum) and the temperature. This paper presents the BAM test program including an innovative test mock-up and most recent test results. Based on these data extrapolation models to extended time periods are discussed, and also future plans to continue tests and to investigate seal behavior for additional test parameters are explained. T2 - PATRAM 2013 - 17th International symposium on the packaging and transportation of radioactive materials CY - San Francisco, CA, USA DA - 18.08.2013 PY - 2013 SP - 1 EP - 13 PB - Omnipress AN - OPUS4-30136 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Wille, Frank A1 - Wolff, Dietmar A1 - Droste, Bernhard A1 - Völzke, Holger A1 - Baden, M. T1 - German approach and experience feedback of transport ability of SNF packages after interim storage N2 - In Germany the concept of dry interim storage of spent fuel in dual purpose metal casks is implemented, currently for periods of up to 40 years. The casks being used have an approved package design in accordance with the international transport regulations. The license for dry storage is granted on the German Atomic Energy Act with respect to the recently revised “Guidelines for dry interim storage of irradiated fuel assemblies and heat-generating radioactive waste in casks” by the German Waste management Commission (ESK). For transport on public routes between or after long term interim storage periods, it has to be ensured that the transport and storage casks fulfil the specifications of the transport approval or other sufficient properties which satisfy the proofs for the compliance of the safety objectives at that time. In recent years the validation period of transport approval certificates for manufactured, loaded and stored packages were discussed among authorities and applicants. A case dependant system of 3, 5 and 10 years was established. There are consequences for the safety cases in the Package Design Safety Report including evaluation of long term behavior of components and specific operating procedures of the package. Present research and knowledge concerning the long term behavior of transport and storage cask components have to be consulted as well as experiences from interim cask storage operations. Challenges in the safety assessment are e.g. the behavior of aged metal and elastomeric gaskets under IAEA test conditions to ensure that the results of drop tests can be transferred to the compliance of the safety objectives at the time of transport after the interim storage period. T2 - PATRAM 2013 - 17th International symposium on the packaging and transportation of radioactive materials CY - San Francisco, CA, USA DA - 18.08.2013 KW - Storage KW - Transport KW - Lagerung KW - Verpackung KW - Radioactive material PY - 2013 SP - 1 EP - 9 PB - Omnipress AN - OPUS4-30159 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - The German Aging Management Approach for Dry Spent Fuel Storage in Dual Purpose Casks T2 - PSAM 12 CY - Honolulu, HI, USA DA - 2014-06-22 PY - 2014 AN - OPUS4-31027 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Long-Term Interim Storage of Spent Nueclear Fuel and HAW in Dual Purpose Casks T2 - IAEA Workshop on a Safety Case for DPC CY - Vienna, Austria DA - 2014-05-19 PY - 2014 AN - OPUS4-31029 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Extended Storage Collaboration Programm (ESCP) International Subcommittee Report T2 - EPRI ESCP Meeting CY - St. Petersburg, FL, USA DA - 2014-05-05 PY - 2014 AN - OPUS4-31030 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Zusätzliche Anforderungen und Sicherheitsnachweise für eine verlängerte Zwischenlagerung von BE- und HAW-Behältern N2 - Bisherige Betriebserfahrungen und Erkenntnisse lassen die grundsätzliche Eignung der Transport- und Lagerbehälter auch über 40 Jahre hinaus erwarten. Eine Verlängerung der genehmigten Zwischenlagerdauer erfordert eine Neugenehmigung. Hierbei sind die zu diesem Zeitpunkt sicherheitstechnisch relevanten Eigenschaften der tatsächlich vorhandenen Inventare und Behälter zu berücksichtigen. Sicherheitstechnische Nachweise sind auf Grundlage belastbarer Daten und Erkenntnisse zu führen. Diese müssen rechtzeitig verfügbar sein (z.B. Betriebserfahrungen oder zusätzliche F&E-Programme z.B. zu Behälterdichtsystemen oder Inventarverhalten). Alterungsmanagementprogramme und periodische Sicherheits-überprüfungen während der Zwischenlagerung haben sowohl für die verlängerte Zwischenlagerung als auch für nachfolgende Transporte eine erhebliche Bedeutung.Die Schaffung eines spezifischen Regelwerks für die verlängerte Zwischenlagerung von Transport- und Lagerbehältern und deren nachfolgendem Abtransport unter Berücksichtigung der Anforderungen aus beiden Verwendungsbereichen erscheint sinnvoll. Eine verlängerte Zwischenlagerung dient ausschließlich der Überbrückung bis zur Endlagerung. Hierbei sollten die bestehenden Behälter und Inventare frühzeitig in die Überlegungen zur Definition von Anforderungen für die Endlagerung einbezogen werden. Die internationalen Entwicklungen und Untersuchungen im Bereich der längerfristigen Zwischenlagerung sollten zur Nutzung von Synergieeffekten weiter verfolgt, ausgewertet und mitgestaltet werden. T2 - Endlager-Symposium 2016 CY - Munich, Germany DA - 04.02.2016 KW - Verlängerte Zwischenlagerung KW - Extended interim storage KW - Bestrahlte Brennelemente KW - Spent Nuclear Fuel KW - Behälter für radioaktive Stoffe KW - Radioactive waste containers PY - 2016 AN - OPUS4-35413 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Wille, Frank A1 - Wolff, Dietmar A1 - Droste, Bernhard A1 - Völzke, Holger A1 - Baden, M. T1 - German approach and feedback on experience of transportability of SNF packages after interim storage N2 - In Germany, the concept of dry interim storage of spent fuel in dual purpose metal casks is implemented, currently for periods of up to 40 years. The casks being used have an approved package design in accordance with the international transport regulations. The license for dry storage is granted on the German Atomic Energy Act with respect to the recently revised 'Guidelines for dry interim storage of irradiated fuel assemblies and heat-generating radioactive waste in casks' by the German Waste management Commission. For transport on public routes between or after long term interim storage periods, it has to be ensured that the transport and storage casks fulfil the specifications of the transport approval or other sufficient properties, which satisfy the proofs for the compliance of the safety objectives at that time. In recent years, the validation period of transport approval certificates for manufactured, loaded and stored packages were discussed among authorities and applicants. A case dependent system of 3, 5 and 10 years was established. There are consequences for the safety cases in the Package Design Safety Report, including evaluation of long term behaviour of components and specific operating procedures of the package. The present research and knowledge concerning the long term behaviour of transport and storage cask components have to be consulted as well as experiences from interim cask storage operations. Challenges in the safety assessment are e.g. the behaviour of aged metal and elastomeric gaskets under IAEA test conditions to ensure that the results of drop tests can be transferred to the compliance of the safety objectives at the time of transport after the interim storage period. Assessment methods for the material compatibility, the behaviour of fuel assemblies and the aging behaviour of shielding parts are issues as well. This paper describes the state of the art technology in Germany, explains recent experience on transport preparation after interim storage and points out arising prospective challenges. KW - Radioactive material storage KW - Dry storage KW - Interim storage KW - Cask design KW - Radioactive material transport KW - Regulation KW - Operating procedures KW - Package KW - Safety KW - Storage KW - Transport KW - Lagerung KW - Spent fuel PY - 2014 DO - https://doi.org/10.1179/1746510914Y.0000000064 SN - 1746-5095 SN - 1746-5109 SN - 0957-476X VL - 25 IS - 2 SP - 55 EP - 59 PB - Ramtrans Publ. CY - Ashford AN - OPUS4-33834 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - BAM-SNL Cooperation on Container Behavior / Influence on Prolonged Storage Periods T2 - 6th US/German Workshop on Salt Repository Research, Design and Operation CY - Dresden, Germany DA - 2015-09-07 PY - 2015 AN - OPUS4-33854 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Völzke, Holger T1 - Further research on cask impact limiter needed? N2 - Transport and storage casks for medium and high level radioactive waste are subjected to extreme heavy loads during the accidental drop scenarios prescribed by IAEA regulations and national storage acceptance criteria. Subsequently, considerable efforts have been made to optimize impact limiting structures aiming to reduce cask stresses and deformations. Though, their benefits can only fully be exploited, if the energy absorbing behavior is reliable simulated by numerical models which play an increasingly important role in safety assessments. BAM has had conducted the 5-years research project ENREA in order to overcome the problems caused by the use of simplified, not sufficiently validated or even defective computational concepts for damping materials. While major results of the just recently completed program will be presented, the focus is laid on the question whether these Outputs provide a solid foundation for approximating impact limiting structures in all relevant configurations. So far, material models have been implemented for spruce, Polyurethane foams and damping concrete based mainly on small and medium scale compression test results. The experimental program performed at BAM comprised likewise guided drop tests and, especially for concrete, penetration tests. Although the resulting numerical simulations showed good agreement with measured values, it turned out to be necessary to consider further effects with regard to e.g. multiaxial stress States, shearfailures of shock absorbing components and their interaction with enclosed or enclosing structures. Thus, the strengths and application constraints of the actual models will be shown as well as details about further research needs, if any. T2 - RAMTRANSPORT 2015 - International conference on the radioactive materials transport and storage CY - Oxford, UK DA - 19.05.2015 KW - Numerical model KW - Shock absorber KW - Damping concrete KW - Polyurethane foam KW - Radioactive waste storage cask PY - 2015 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-33992 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - GEN A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar A1 - Kasparek, Eva Maria T1 - Beitrag zu den Anforderungen an die Beschaffenheit von Endlagerbehältern hinsichtlich ihrer Rückholbarkeit und Bergbarkeit N2 - Die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) wurde von der AG 3 der Kommission Lagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe gebeten, Anforderungen an Behälter für die Endlagerung hoch radioaktiver Abfallstoffe im Hinblick auf ih-re Rückholbarkeit während des Endlagerbetriebes und ihre Bergbarkeit nach Ver-schluss des Endlagers über einen Zeitraum von 500 (bis 1.000 ?) Jahren darzu-stellen. Die BAM kommt diesem Wunsch auf der Grundlage ihrer langjährigen Er-fahrungen und Fachkenntnisse auf den Gebieten der Bauartprüfung und der si-cherheitstechnischen Begutachtung von Transport- und Lagerbehältern für radio-aktive Stoffe nach. PY - 2015 UR - https://www.bundestag.de/blob/396206/f0a6276f4e2741c3022afb8ce64c0689/drs_047-data.pdf SP - 1 EP - 12 AN - OPUS4-35104 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Extending interim storage of spent nuclear fuel: what are the needs and consequences? N2 - This presentation addresses the current German policy in nuclear waste management and illustrates significant changes throughout the last decades. With the reset of the high level waste repository siting process in 2013 the need for extending interim storage beyond initial license periods will become a future challenge. For that purpose knowledge needs to be enhanced and data gaps need to be closed timely. In addition, international collaboration in R&D and regulatory improvements are explained. T2 - NDC2016 7th Annual Nuclear Decommissioning Conference CY - Manchester, UK DA - 31.05.2016 KW - Nuclear waste management KW - Diposal KW - Storage cask KW - Safety KW - Extended storage PY - 2016 AN - OPUS4-36353 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Integration across storage, transportation and disposal – important elements of the German program N2 - This presentation addresses the following issues. Unexpected changes in national nuclear policy have significantly affected spent fuel management strategies. The initial German spent fuel and HLW disposal concept has been delayed and finally “reset” by federal law in 2013. Repository site selection criteria and procedures will be defined by the Disposal Commission’s report end of June 2016. Final site selection should be finished by 2031. The consistent German concept of dry interim storage in dual purpose casks has proven to be a safe and secure spent fuel management strategy. The need for the extended interim storage of spent fuel and HLW casks towards disposal implicates additional challenges for the nuclear waste management strategy in Germany. Recently, governmental research programs have been adjusted to address technical and scientific issues also in the predisposal area. Interim storage, subsequent transportation, and final disposal are closely linked. Integrated approaches concerning waste package designs and operations are supposed to be beneficial for the establishment of efficient long-term spent fuel and HLW management strategies. T2 - Reset of U.S. Nuclear Waste Management Strategy and Policy Meeting CY - Washington, D.C., USA DA - 17.05.2016 KW - Nuclear waste management KW - spent fuel storage KW - extended storage KW - nuclear waste disposal PY - 2016 AN - OPUS4-36354 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Update on the German Spent Fuel Management Strategy N2 - The presentation provides an update on the German spent fuel Management strategy in the areas of transportation, dry interim storage and deep geological disposal. T2 - IAEA 18th TWG-NFCO CY - Online meeting DA - 07.09.2020 KW - Spent nuclear fuel KW - Final disposal KW - Safety KW - Transport and storage cask PY - 2020 AN - OPUS4-51616 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Herold, Christian A1 - Bollingerfehr, W. A1 - Wunderlich, A. A1 - Prignitz, S. T1 - Anforderungen an Behälter für die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein N2 - Bei der Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle (Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle und ausgediente Brennelemente) in Deutschland werden auf Grundlage des Standortauswahlgesetzes von 2017 die drei potenziellen Wirtsgesteine Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein in Betracht gezogen. Die Auswahl eines konkreten Endlagerstandortes steht dabei in engem Zusammenhang mit den für die jeweiligen Wirtsgesteine geeignet erscheinender Endlagersystemen. Zentraler Bestandteil dieser Endlagersysteme sind die Endlagerbehälter, deren Gestaltung und Auslegung maßgeblich die Randbedingungen für die Transport- und Einlagerungstechnik vorgibt und zudem die Nachweise zur Betriebs- und Langzeitsicherheit entscheidend prägt. Daher ist es für die Behälterentwicklung erforderlich, die an Endlagerbehälter zu stellenden Anforderungen systematisch herzuleiten. Auf dieser Grundlage können anforderungsgerechte Endlagerbehälter zielgerichtet für die jeweils zu untersuchenden Endlagerstandorte in unterschiedlichen Wirtsgesteinen entwickelt werden. Dieser Beitrag fasst die wesentlichen Ergebnisse des von BAM und BGE TECHNOLOGY GmbH im Zeitraum 2017 bis 2020 bearbeiteten und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsvorhabens KoBrA zusammen, die in einem Abschlussbericht und vier zugehörigen Teilberichten umfassend dokumentiert sind. T2 - Tage der Standortauswahl CY - Freiberg, Germany DA - 11.02.2021 KW - Endlager KW - Behälter KW - Sicherheitsanforderungen KW - hochradioaktive Abfälle PY - 2021 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-53114 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Anforderungen an Behälter für die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein N2 - Bei der Auswahl eines Standortes für ein Endlager für hochradioaktive Abfälle (Wärme entwickelnde radioaktive Abfälle und ausgediente Brennelemente) in Deutschland werden auf Grundlage des Standortauswahlgesetzes von 2017 die drei potenziellen Wirtsgesteine Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein in Betracht gezogen. Die Auswahl eines konkreten Endlagerstandortes steht dabei in engem Zusammenhang mit den für die jeweiligen Wirtsgesteine geeignet erscheinender Endlagersystemen. Zentraler Bestandteil dieser Endlagersysteme sind die Endlagerbehälter, deren Gestaltung und Auslegung maßgeblich die Randbedingungen für die Transport- und Einlagerungstechnik vorgibt und zudem die Nachweise zur Betriebs- und Langzeitsicherheit entscheidend prägt. Daher ist es für die Behälterentwicklung erforderlich, die an Endlagerbehälter zu stellenden Anforderungen systematisch herzuleiten. Auf dieser Grundlage können anforderungsgerechte Endlagerbehälter zielgerichtet für die jeweils zu untersuchenden Endlagerstandorte in unterschiedlichen Wirtsgesteinen entwickelt werden. Dieser Beitrag fasst die wesentlichen Ergebnisse des von BAM und BGE TECHNOLOGY GmbH im Zeitraum 2017 bis 2020 bearbeiteten und vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsvorhabens KoBrA zusammen, die in einem Abschlussbericht und vier zugehörigen Teilberichten umfassend dokumentiert sind. T2 - Tage der Standortauswahl CY - Freiberg, Germany DA - 11.02.2021 KW - Endlager KW - Behälter KW - Sicherheitsanforderungen KW - hochradioaktive Abfälle PY - 2021 AN - OPUS4-53115 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Herold, Christian A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar T1 - Nationaler und Internationaler Stand zu bereits existierenden Anforderungen und Konzepten für Endlagerbehälter und Zusammenstellung sicherheitsrelevanter Behältereigenschaften; Bericht zum Arbeitspaket 1 des FuE-Verbundvorhabens KoBrA N2 - Im hier vorliegenden Bericht wurde im Rahmen einer umfassenden Literaturrecherche der nationale und internationale Stand von Wissenschaft und Technik hinsichtlich Behälterkonzepten und Behälteranforderungen erfasst. Dabei wurde eine umfangreiche Dokumentensammlung zusammengestellt und sortiert, die als Quellenbasis für alle weiteren Arbeiten zur Verfügung steht. Die Auswertung der gesammelten Informationen resultiert in einem Überblick über internationale Behälterentwicklungen sowie einer detaillierten Übersicht über die Behälterkonzepte und die ihnen zugrundeliegenden Anforderungskataloge aus elf fortgeschrittenen Endlagerprogrammen. KW - Endlager KW - Behälter KW - Sicherheitsanforderungen KW - Hochradioaktive Abfälle PY - 2020 DO - https://doi.org/10.2314/KXP:1759195804 N1 - Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderkennzeichen: 02E11537. SP - 1 EP - 284 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-53117 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Herold, Christian A1 - Völzke, Holger A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Wolff, Dietmar A1 - Bollingerfehr, W. A1 - Wunderlich, A. A1 - Prignitz, S. T1 - Erarbeitung von Vorschlägen für mögliche Behälterkonzepte in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein; Bericht zum Arbeitspaket 4 des FuE Verbundvorhabens KoBrA N2 - Dieser Bericht untersucht die im ersten Arbeitspaket ermittelten vorhandenen bzw. entwickelten Behälterkonzepte dahingehend, inwieweit die jeweiligen Behälterfunktionen unter den im zweiten und dritten Arbeitspaket ermittelten Randbedingungen und Einwirkungen den im dritten Arbeitspaket ermittelten Anforderungen an endlagerfähige Behälter in einem deutschen Endlager genügen. Zum anderen sollen, basierend auf den im zweiten Arbeitspaket ermittelten Randbedingungen und den im dritten Arbeitspaket hergeleiteten und zusammengestellten Anforderungen an die Endlagerbehälter, Vorschläge für mögliche generische Endlagerbehälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein erarbeitet werden. Die im ersten Arbeitspaket recherchierten Behälterkonzepte, deren Entwicklungslinien und zugrundeliegende Behälteranforderungen bilden hier den Ausgangspunkt für weitergehende Überlegungen hinsichtlich ihrer potenziellen Eignung für ein zukünftiges deutsches Endlager und zur Skizzierung generischer Konzepte für zukünftige Endlagerbehälter. KW - Endlager KW - Behälter KW - Sicherheitsanforderungen KW - Hochradioaktive Abfälle PY - 2020 DO - https://doi.org/10.2314/KXP:1759194123 N1 - Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderkennzeichen: 02E11537. SP - 1 EP - 76 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-53118 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Herold, Christian A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Bollingerfehr, W. A1 - Wunderlich, A. A1 - Prignitz, S. T1 - Herleitung und Zusammenstellung der Anforderungen an Endlagerbehälter für ein HAW-Endlager in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein; Bericht zum Arbeitspaket 3 des FuE Verbundvorhabens KoBrA N2 - Der Bericht zum Arbeitspaket 3 baut auf den Ergebnissen der internationalen Recherche (AP1) sowie der Zusammenstellung der Randbedingungen und Beanspruchungsgrößen für die Endlagerbehälter (AP2) auf. Die Anforderungen an die Behälter – regulatorische, betriebliche sowie solche aus der Standortgeologie und den Einwirkungen und Prozessen, denen die Behälter ausgesetzt sind – werden hergeleitet und systematisch dargestellt. Die für das Endlagersystem zu betrachtenden Nutzungsphasen werden aus den regulatorischen Anforderungen hergeleitet und charakterisiert. Die Einwirkungen auf die Behälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen sowie die sich für die Erfüllung der Sicherheitsfunktionen des Behälters als Teil des Endlagersystems ergebenden Behälterfunktionen werden ebenfalls wirtsgesteins- und zeitphasenabhängig betrachtet. Schließlich werden aus den Einwirkungen auf die Behälter und den Anforderungen an die Behälterfunktionen auch quantifizierbare Behälterfunktionen für alle drei potenziellen Wirtsgesteine abgeleitet. KW - Endlager KW - Behälter KW - Sicherheitsanforderungen KW - Hochradioaktive Abfälle PY - 2020 UR - https://www.bge-technology.de/fileadmin/user_upload/MEDIATHEK/f_e_berichte/KoBrA/2020-KoBrA_Bericht_AP3.pdf N1 - Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderkennzeichen: 02E11527 und 02E11537. SP - 1 EP - 254 PB - BGE Technology CY - Peine AN - OPUS4-53119 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Völzke, Holger A1 - Herold, Christian A1 - Wolff, Dietmar A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Bollingerfehr, W. A1 - Prignitz, S. A1 - Wunderlich, A. T1 - Abschlussbericht zum FuE-Verbundvorhaben KoBrA: Anforderungen und Konzepte für Behälter zur Endlagerung von Wärme entwickelnden radioaktiven Abfällen und ausgedienten Brennelementen in Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein N2 - Im Forschungsvorhaben KoBrA werden Anforderungen an Endlagerbehälter für hochradioaktive Abfälle erstmals systematisch und unter Berücksichtigung des internationalen Standes von Wissenschaft und Technik hergeleitet. Parallel werden die behälterrelevanten Randbedingungen und Beanspruchungsgrößen für Endlagerbehälter in den drei potenziellen Wirtsgesteinen Steinsalz, Tonstein und Kristallingestein ermittelt. Darauf aufbauend werden die zur Erfüllung der Anforderungen unter den gegebenen Einwirkungen und Beanspruchungen notwendigen Behälterfunktionen bestimmt und erste Konzeptideen für zukünftige Endlagerbehälter diskutiert bzw. entwickelt. KW - Endlager KW - Behälter KW - Anforderungen KW - Hochradioaktive Abfälle KW - Wirtsgestein PY - 2020 DO - https://doi.org/10.2314/KXP:1750909669 N1 - Auftraggeber: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi), Förderkennzeichen: 02E11527 und 02E11537. SP - 1 EP - 110 PB - BGE Technology CY - Peine AN - OPUS4-52289 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weber, Mike A1 - Völzke, Holger A1 - Zencker, Uwe A1 - Hauer, Katharina A1 - Herz, A. A1 - Kreienmeyer, M. T1 - Aufbau eines Aufprallfundamentes mit reproduzierbaren Eigenschaften für Baumusterprüfungen von Abfallbehältern für das Endlager Konrad N2 - Abgeleitet aus den in Teil 3 der „Systemanalyse Konrad“ definierten Lastannahmen für den „untertägigen Anlagenbereich“ müssen Verpackungen, die der Abfallbehälterklasse I (ABK I) mit dem zusätzlichen Merkmal der störfallfesten (sf) Verpackung oder der ABK II zugeordnet werden, gemäß den „Endlagerungsbedingungen, Endlager Konrad“, nach einem „…Fall aus 5 m Höhe auf eine unnachgiebige Unterlage…“ bestimmten Anforderungen genügen. Eine nähere Beschreibung der Prüfeinrichtung sowie die Definition detaillierter Anforderungen an das Aufprallfundament erfolgen in der „Produktkontrolle, Endlager Konrad“: „Die Prüfeinrichtung, bestehend aus einer Hebeeinrichtung und einem Fundament ist so zu gestalten, dass der Fall des Prüfmusters in jeder beliebigen Aufprallorientierung aus 5 m Höhe, gemessen von der Unterkante des Prüfmusters zum Fundament, möglich ist. Das Fundament ist aus Beton der Mindestgüte B 35 herzustellen und muss so beschaffen und verankert sein, dass keine Zerstörung in zahlreiche kleinere Bruchstücke erfolgt und keine horizontale Verschiebung des Fundamentes oder seiner Teile auftritt. Maße und Masse des Fundaments müssen so beschaffen sein, dass der Einfluss des Baugrundes unter dem Fundament auf den Aufprallwiderstand vernachlässigbar ist.“ Im Rahmen der Bauartprüfung für Behälter zur Endlagerung radioaktiver Abfälle mit zu vernachlässigender Wärmeentwicklung im Endlager Konrad wird die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) von der Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) als Sachverständige hinzugezogen und ist in der Regel auch mit der Durchführung der notwendigen Fallprüfungen auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM (BAM TTS) einschließlich der Bereitstellung der benötigten Prüfeinrichtungen sowie des regelkonformen Aufprallfundamentes beauftragt. Der Prozess, beginnend von der Gewährleistung einer von allen Beteiligten als gültig bewerteten Fallprüfung bis hin zur abschließenden Bewertung und Interpretation der Versuchsergebnisse erfordert dabei u.a. eine sorgfältige Planung und Fertigung der für das Endlager Konrad repräsentativen Fundamentplatte und deren Ankopplung an einen Untergrund im Sinne der „Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material“ wie er zum Beispiel auf den beiden Fallversuchsanlagen des BAM Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) zur Verfügung steht. Um diese Anforderungen zu erfüllen muss zum einen der Erhalt der Integrität der Fundamentplatte beim Fallversuch durch eine geeignete Auswahl und kraftflussgerechte Anordnung der Stabstahl-Bewehrung sowie deren Verankerung garantiert und damit eine unzulässige Energieaufnahme durch Risse sowie eine unzulässige „… Zerstörung (der Fundamentplatte) in zahlreiche kleinere Bruchstücke …“, wie in [3] gefordert, verhindert werden. Außerdem ist zu gewährleisten, dass der Beton die Anforderungen an die vorgeschriebene Mindestgüte bzw. -festigkeit zum Zeitpunkt der Fallprüfung erfüllt, die Betonfestigkeit jedoch zur Vermeidung unnötig verschärfter Prüfrandbedingungen eine zu definierende Obergrenze nicht überschreitet. Ausgehend von dem 2009 im Rahmen der KONTEC veröffentlichten Wissensstand präsentiert die BAM im vorliegenden Beitrag die wesentlichen Ergebnisse der zwischenzeitlich bei der Planung und Durchführung von zahlreichen Fallprüfungen gewonnenen Erfahrungen bzgl. Spezifikation und Fertigung der für die Fallversuche notwendigen Fundamentplatten sowie deren Anbindung an den Untergrund. Neben den immer wieder notwendigen Anstrengungen zur Gewährleistung einer im Rahmen der Definition korrekten Betondruckfestigkeit am Tag der Fallprüfung wird die Anpassung der Bewehrungsführung an verschiedene Fallpositionen diskutiert. Zur Ergänzung des gültigen Regelwerks entsteht parallel zu diesem Dokument eine Fachnotiz, in der BGE und BAM die Vorgaben und Spezifikationen zur regelwerkskonformen Herstellung und Montage von Fundamentplatten für Fallprüfungen im Rahmen der Behälterbauartprüfungsverfahren für das Endlager Konrad zusammenfassen und veröffentlichen werden. Diese Fachnotiz soll detaillierte Vorgaben und Spezifikationen zur Planung, Beauftragung, Herstellung und abschließenden Prüfung eines solchen Fundamentes und dessen Anbindung an den Untergrund enthalten. Damit soll allen beteiligten Organisationen wie Antragstellern, Sachverständigen und BGE ein langfristig verlässlicher Leitfaden im Hinblick auf die Durchführung anforderungsgerechter Fallprüfungen unter definierten und reproduzierbaren Randbedingungen im Rahmen der Bauartprüfungsverfahren für das Endlager Konrad an die Hand gegeben werden. T2 - KONTEC 2021 CY - Dresden, Germany DA - 25.08.2021 KW - Aufprallfundament KW - Endlager Konrad KW - Fallprüfung PY - 2021 SP - 1 EP - 10 CY - Dresden AN - OPUS4-53372 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weber, Mike A1 - Völzke, Holger A1 - Zencker, Uwe A1 - Hauer, Katharina A1 - Herz, A. A1 - Kreienmeyer, M. T1 - Aufbau eines Aufprallfundamentes mit reproduzierbaren Eigenschaften für Baumusterprüfungen von Abfallbehältern für das Endlager Konrad N2 - Abgeleitet aus den in Teil 3 der „Systemanalyse Konrad“ [1] definierten Lastannahmen für den „untertägigen Anlagenbereich“ müssen Verpackungen, die der Abfallbehälterklasse I (ABK I) mit dem zusätzlichen Merkmal der störfallfesten (sf) Verpackung oder der ABK II zugeordnet werden, gemäß den „Endlagerungsbedingungen, Endlager Konrad“ [2], nach einem „…Fall aus 5 m Höhe auf eine unnachgiebige Unterlage…“ bestimmten Anforderungen genügen. Eine nähere Beschreibung der Prüfeinrichtung sowie die Definition detaillierter Anforderungen an das Aufprallfundament erfolgen in der „Produktkontrolle, Endlager Konrad“ [3]: „Die Prüfeinrichtung, bestehend aus einer Hebeeinrichtung und einem Fundament ist so zu gestalten, dass der Fall des Prüfmusters in jeder beliebigen Aufprallorientierung aus 5 m Höhe, gemessen von der Unterkante des Prüfmusters zum Fundament, möglich ist. Das Fundament ist aus Beton der Mindestgüte B 35 herzustellen und muss so beschaffen und verankert sein, dass keine Zerstörung in zahlreiche kleinere Bruchstücke erfolgt und keine horizontale Verschiebung des Fundamentes oder seiner Teile auftritt. Maße und Masse des Fundaments müssen so beschaffen sein, dass der Einfluss des Baugrundes unter dem Fundament auf den Aufprallwiderstand vernachlässigbar ist.“ Im Rahmen der Bauartprüfung für Behälter zur Endlagerung radioaktiver Abfälle mit zu vernachlässigender Wärmeentwicklung im Endlager Konrad wird die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) von der Bundesgesellschaft für Endlagerung (BGE) als Sachverständige hinzugezogen und ist in der Regel auch mit der Durchführung der notwendigen Fallprüfungen auf dem Testgelände Technische Sicherheit der BAM (BAM TTS) einschließlich der Bereitstellung der benötigten Prüfeinrichtungen sowie des regelkonformen Aufprallfundamentes beauftragt. Der Prozess, beginnend von der Gewährleistung einer von allen Beteiligten als gültig bewerteten Fallprüfung bis hin zur abschließenden Bewertung und Interpretation der Versuchsergebnisse erfordert dabei u.a. eine sorgfältige Planung und Fertigung der für das Endlager Konrad repräsentativen Fundamentplatte und deren Ankopplung an einen Untergrund im Sinne der „Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material“ [4], [5] wie er zum Beispiel auf den beiden Fallversuchsanlagen des BAM Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) zur Verfügung steht. Um diese Anforderungen zu erfüllen muss zum einen der Erhalt der Integrität der Fundamentplatte beim Fallversuch durch eine geeignete Auswahl und kraftflussgerechte Anordnung der Stabstahl-Bewehrung sowie deren Verankerung garantiert und damit eine unzulässige Energieaufnahme durch Risse sowie eine unzulässige „… Zerstörung (der Fundamentplatte) in zahlreiche kleinere Bruchstücke …“, wie in [3] gefordert, verhindert werden. Außerdem ist zu gewährleisten, dass der Beton die Anforderungen an die vorgeschriebene Mindestgüte bzw. -festigkeit zum Zeitpunkt der Fallprüfung erfüllt, die Betonfestigkeit jedoch zur Vermeidung unnötig verschärfter Prüfrandbedingungen eine zu definierende Obergrenze nicht überschreitet. Ausgehend von dem 2009 im Rahmen der KONTEC veröffentlichten Wissensstand [6] präsentiert die BAM im vorliegenden Beitrag die wesentlichen Ergebnisse der zwischenzeitlich bei der Planung und Durchführung von zahlreichen Fallprüfungen gewonnenen Erfahrungen bzgl. Spezifikation und Fertigung der für die Fallversuche notwendigen Fundamentplatten sowie deren Anbindung an den Untergrund. Neben den immer wieder notwendigen Anstrengungen zur Gewährleistung einer im Rahmen der Definition korrekten Betondruckfestigkeit am Tag der Fallprüfung wird die Anpassung der Bewehrungsführung an verschiedene Fallpositionen diskutiert. Zur Ergänzung des gültigen Regelwerks entsteht parallel zu diesem Dokument eine Fachnotiz, in der BGE und BAM die Vorgaben und Spezifikationen zur regelwerkskonformen Herstellung und Montage von Fundamentplatten für Fallprüfungen im Rahmen der Behälterbauartprüfungsverfahren für das Endlager Konrad zusammenfassen und veröffentlichen werden. Diese Fachnotiz soll detaillierte Vorgaben und Spezifikationen zur Planung, Beauftragung, Herstellung und abschließenden Prüfung eines solchen Fundamentes und dessen Anbindung an den Untergrund enthalten. Damit soll allen beteiligten Organisationen wie Antragstellern, Sachverständigen und BGE ein langfristig verlässlicher Leitfaden im Hinblick auf die Durchführung anforderungsgerechter Fallprüfungen unter definierten und reproduzierbaren Randbedingungen im Rahmen der Bauartprüfungsverfahren für das Endlager Konrad an die Hand gegeben werden. T2 - KONTEC 2021 CY - Dresden, Germany DA - 25.08.2021 KW - Endlager Konrad KW - Fallprüfung KW - Aufprallfundament PY - 2021 AN - OPUS4-53374 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simbruner, Kai A1 - Billone, M. C. A1 - Zencker, Uwe A1 - Liu, Y. Y. A1 - Völzke, Holger T1 - Brittle Failure Analysis of High-Burnup PWR Fuel Cladding Alloys N2 - The general aim of this research is the development of methods for predicting mechanical behavior and identification of limiting conditions to prevent brittle failure of high-burnup (HBU) pressure water reactor (PWR) fuel cladding alloys. A finite element (FE) model of the ring compression test (RCT) was created to analyze the failure behavior of zirconium-based alloys with radial hydrides during the RCT. An elastic-plastic material model describes the zirconium alloy. The stress-strain curve needed for the elastic-plastic material model was derived by inverse finite element analyses. Cohesive zone modeling is used to reproduce sudden load drops during RCT loading. Based on the failure mechanism in non-irradiated ZIRLO® claddings, a micro-mechanical model was developed that distinguishes between brittle failure along hydrides and ductile failure of the zirconium matrix. Two different cohesive laws representing these types of failure are present in the same cohesive interface. The key differences between these constitutive laws are the cohesive strength, the stress at which damage initiates, and the cohesive energy, which is the damage energy dissipated by the cohesive zone. Statistically generated matrix-hydride distributions were mapped onto the cohesive elements and simulations with focus on the first load drop were performed. Computational results are in good agreement with the RCT results conducted on high-burnup M5® samples. It could be shown that crack initiation and propagation strongly depend on the specific configuration of hydrides and matrix material in the fracture area. T2 - 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology - SMiRT 26 CY - Potsdam, Germany DA - 10.07.2022 KW - Cladding Embrittlement KW - Cohesive Zone Modelling KW - Spent Nuclear Fuel KW - Ring Compression Test PY - 2022 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-55434 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Gaddampally, Mohan Reddy A1 - Völzke, Holger T1 - Fracture Mechanics Analysis of Spent Fuel Claddings during Long-Term Dry Interim Storage N2 - The prevention of brittle fracture of spent fuel claddings during long-term dry interim storage is based on experimental investigations, numerical analyses and assessment methods for predicting the mechanical behavior and determining limiting conditions. The ring compression test (RCT) is an established experimental method for characterizing cladding material. Test results for various high-burnup pressure water reactor zirconium-based fuel cladding alloys (e.g., ZIRLO®, M5®) are publicly available. To reduce the effort associated with irradiated samples in hot cells, it is helpful to perform studies on unirradiated surrogate cladding material. Based on such experimental data, load-displacement curves were numerically analyzed for selected cladding materials. In the presence of radial hydrides, a sample may suddenly fail by fracture even at small deformations. Noticeable load drops in the RCT occur associated to unstable crack propagation through the radial hydride network. The failure mechanism is quasi-cleavage in the hydrides and micro-void nucleation, growth, and coalescence in the zirconium matrix, with ductile tearing patches connecting neighboring hydrides. The failure process was simulated by cohesive zones controlled by the fracture energy and the cohesive strength. A modeling approach is presented in which the radial hydride morphology is taken into account. Based on the developed fracture mechanics approach with cohesive zone modeling, not only the deformation behavior but also the failure behavior of irradiated as well as unirradiated claddings with radial hydrides under RCT loading conditions can be adequately described. T2 - 20th International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM 2022) CY - Juan-les-Pins, France DA - 11.06.2023 KW - Extended Interim Storage KW - Nuclear Fuel Cladding KW - Numerical Failure Analysis KW - Ring Compression Test KW - Spent Fuel Characterization PY - 2023 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-59146 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Völzke, Holger A1 - Jeschenz, I. A1 - Yapi, Y. A1 - Wieser, Karol E. A1 - Frenz, Holger T1 - Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe; Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen - Fachband 1: Technische Grundlagen und vorlaufende Rechnungen, 1989 - 1992 N2 - Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung ein Begutachtungskonzept auf bruchmechanischer Basis für sog. Typ B(U)-Behälter aus Sphäroguß zum Transport und zur Lagerung radioaktiver Stoffe entwickelt, siehe dazu Abschlußbericht und Fachband 4. Zur Verifizierung des erarbeiteten Konzeptes wurden sowohl Fallversuche an einem Prototypbehälter, siehe Fachband 2, als auch umfangreiche Werkstoffuntersuchungen durchgeführt, siehe Fachband 3. Um jedoch die experimentellen Untersuchungen sinnvoll aufeinander abzustimmen, bedurfte es der Erarbeitung der entsprechenden theoretischen Grundlagen, welche Gegenstand dieses Fachbandes sind. Dabei wird das für die Berechnung gewählte Behältermodell erläutert und werden die im Hinblick auf unterschiedliche Fallsituationen erzielten Berechnungsergebnisse diskutiert. Diese dienten u.a. dazu, bestimmte Versuchsergebnisse (z.B. maximale Spannungen am Behälter) im Voraus abzuschätzen, um die für die bruchmechanischen Untersuchungen erforderlichen Versuchsparameter zweckmäßig einzustellen. Weiterhin weist der vorliegende Fachband in knapper Form auf die wesentlichen Grundlagen der relevanten Bereiche der Bruchmechanik sowie der Sprödbruchanalyse hin. Insbesondere der Fachband 4 beinhaltet hierzu weitergehende Details, die im Rahmen internationaler Fachdiskussionen auf IAEA-Ebene unter Mitwirkung der BAM als Stand von Wissenschaft und Technik gelten können. KW - Eignungsnachweis KW - Endlagerung KW - Lagerbehälter KW - Radioaktiver Stoff KW - Sphäroguß (GGG-40) KW - Transportbehälter KW - Zwischenlagerung PY - 1992 N1 - Das Projekt wurde gefördert vom Bundesminister für Forschung und Technologie (BMFT); Förderkennzeichen: KWA 79052. SP - 1 EP - 33 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-59942 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Jeschenz, I. A1 - Völzke, Holger A1 - Gogolin, Bernd A1 - Jais, Manfred A1 - Wieser, Karol E. T1 - Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe; Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen - Fachband 2: Fallversuche mit einem Prototypbehälter, 1989 - 1992 N2 - Zur Beurteilung der Eignung des Werkstoffes "Sphäroguß" (GGG 40) für Behälter zum Transport und zur Lagerung radioaktiver Stoffe unter bruchmechanischen Gesichtspunkten wurden im Rahmen dieses Forschungsvorhabens umfangreiche Versuche mit einem Prototypbehälter im Originalmaßstab durchgeführt. Aufbauend auf die theoretischen Grundlagen und Berechnungsergebnisse (siehe Fachband 1 des Vorhabensberichtes) wurden gezielt Fallversuche durchgeführt mit dem Ziel einer Verifizierung der theoretischen Betrachtungen. So wurden zunächst 2 Fallversuche aus 9 m Höhe mit dem Prototypbehälter mit Stoßdämpfern durchgeführt und die Ergebnisse mit den SCANS-Berechnungen (siehe Fachband 1) verglichen. Eine zweite Falltestserie mit dem Behälter ohne Stoßdämpfer auf zwei harte Widerlager führte zu erheblich verschärften Beanspruchungsbedingungen. Zusätzlich wurde der Behälter im Bereich maximaler Zugbeanspruchung mit einem rißartigen künstlichen Fehler versehen, so daß ein Festigkeitsnachweis unter bruchmechanischen Gesichtspunkten durchgeführt werden konnte. Mit den Ergebnissen dieser zweiten Falltestserie wurden sowohl das bruchmechanische Begutachtungskonzept (siehe Fachband 4) als auch die bruchmechanischen Festigkeitseigenschaften des Versuchsbehälters demonstrativ überprüft. Die Versuchsberichte 1507/I und 1507/II beinhalten die detaillierte Darstellung und Dokumentation der Ergebnisse zu allen durchgeführten Fallversuchen. KW - Eignungsnachweis KW - Endlagerung KW - Lagerbehälter KW - Radioaktiver Stoff KW - Sphäroguß (GGG-40) KW - Transportbehälter KW - Zwischenlagerung PY - 1992 N1 - Das Projekt wurde gefördert vom Bundesminister für Forschung und Technologie (BMFT); Förderkennzeichen: KWA 79052. SP - 1 EP - 30 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-59943 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Wieser, Karol E. A1 - Völzke, Holger A1 - Frenz, Holger T1 - Sphäroguß als Werkstoff für Behälter zur Beförderung, Zwischen- und Endlagerung radioaktiver Stoffe; Untersuchung zu alternativen Eignungsnachweisen - Fachband 4: Begutachtungskonzept, 1989 - 1992 N2 - Ziel der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durchgeführten Untersuchungen war der Nachweis der sicheren Auslegung von Transport- und Lagerbehältern radioaktiver Stoffe aus Gußeisen mit Kugelgraphit auch unter bruchmechanischen Gesichtspunkten. Das bisher im nationalen Rahmen für die Bauartprüfung derartiger sogenannter Typ B-Verpackungen (d.h. unfallsicherer Verpackungen) von der BAM angewandte Begutachtungskonzept basiert im wesentlichen auf experimentellen Festigkeitsnachweisen an Prototypbehältern mit entsprechend daraus abgeleiteten Anforderungen an die qualitätsgerechte Herstellung der Serienbehälter. Die Anforderungen an die Werkstoffqualität und die zerstörungsfreien Prüfungen (insbesondere Nachweis von Rissen durch Ultraschallprüfungen) werden so gewählt, daß ein gesonderter bruchmechanischer Nachweis nicht erforderlich ist. Dieses Begutachtungskonzept ist jedoch unmittelbar mit der Bedingung verknüpft, daß die maximale in der Behälterstruktur auftretende Nennzugspannung etwa 50 % der Werkstoff-Streckgrenze nicht überschreitet. Da dies u.U. eine erhebliche Einschränkung für bestimmte Behälterbauarten bedeuten kann, wird das Begutachtungskonzept derzeit um einen bruchmechanischen Festigkeitsnachweis erweitert, der weitgehend werkstoffunabhängig auch für Gußeisen mit Kugelgraphit anwendbar ist. Die Bereitstellung der dafür erforderlichen grundlegenden Erkenntnisse wurde unter direkter Mitwirkung der BAM auch im Rahmen dieses Forschungsvorhabens auf internationaler Ebene durchgeführt. Die Ergebnisse sind in einem "Technical Dokument (TECDOC)" der Internationalen Atomenergie-Behörde (IAEA) niedergelegt, welches diesem Fachband als Anlage beigefügt ist. KW - Eignungsnachweis KW - Endlagerung KW - Lagerbehälter KW - Radioaktiver Stoff KW - Sphäroguß (GGG-40) KW - Transportbehälter KW - Zwischenlagerung PY - 1992 N1 - Das Projekt wurde gefördert vom Bundesminister für Forschung und Technologie (BMFT); Förderkennzeichen: KWA 79052. SP - 1 EP - 48 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-59951 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Weber, Mike A1 - Völzke, Holger A1 - Zencker, Uwe A1 - Herz, A. A1 - Kreienmeyer, M. T1 - Design of a Drop Test Target with Reproducible Properties for Konrad Prototype Testing N2 - Beginning in 1976 the former iron ore mine Konrad was geologically investigated concerning its suitability as a location for a German final repository for low and intermediate level waste. After a comprehensive licensing procedure it was approved and is now being prepared and equipped for the planned start of storage in 2027. At the end of the 1980s, the requirements for waste containers for storage in this repository were defined for the first time on the basis of an incident analysis of the on-site handling procedures, beginning with the unloading of the packages after the arrival at the site up to the final positioning in the underground storage galleries. A 5-meter drop onto the rock ground of the mine was identified as the covering case for high mechanical requirements (ABK II container class). In contrast to the 9-meter drop according to the IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, the 5-meter drop is performed onto a hard but not essentially unyielding target. The container is typically not protected by an impact limiter. The requirements for a potential test facility are described in the regulations for the Konrad repository. The mechanical strength of the target is defined as a concrete strength equivalent to the identified properties of the rock ground of the mine. Since 1991 BAM has consistently used precast reinforced concrete slabs as target for drop tests in the framework of licensing procedures as well as in research projects. While the original design fulfilled the requirement for the integrity of the concrete slab in most cases, it failed when drop tests onto an edge of a container were performed. A redesigned concrete slab developed in a research project and suggested as a reference target in 2009 has been successfully used in Konrad licensing procedures since then. The paper gives a brief overview of the historical development and it describes BAM’s efforts and approaches to continuously guarantee a concrete slab of defined quality and to provide a test setup for valid drop tests from the applicants and the authorities view. T2 - PATRAM 2022, 20th International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials CY - Juan-les-Pins, France DA - 11.06.2023 KW - Target KW - Drop test KW - Final repository Konrad PY - 2023 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-58563 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Container requirements for high-level radioactive waste disposal in rock salt, claystone, and crystalline rock – Outcomes of the research project KoBrA N2 - Suitable containers for receiving high-level radioactive waste are a key elements of every repository system concerning different host rocks like rock salt, claystone and crystalline rock as being considered in Germany. The disposal container design is decisive regarding boundary conditions for the transport, emplacement techniques, and the operational and long-term safety assessment. The systematic derivation of the requirements to be placed on disposal containers forms the basis for a targeted, comprehensible and transparent development of containers that meet the requirements. The presentation summarizes the outcomes of the research project KoBrA. T2 - IGD-TP Symposium CY - Zurich, Switzerland DA - 20.09.2022 KW - Disposal KW - Container KW - Radioactive waste KW - Safety PY - 2022 AN - OPUS4-57021 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - RPRT A1 - Zencker, Uwe A1 - Simbruner, Kai A1 - Völzke, Holger T1 - Entwicklung eines bruchmechanischen Berechnungsansatzes zur Beschreibung des Festigkeitsverhaltens von Brennstabhüllrohren bei längerfristiger Zwischenlagerung (BRUZL) N2 - Es werden Methoden zur sicherheitstechnischen Bewertung des mechanischen Verhaltens von Brennstabhüllrohren entwickelt, um sprödes Versagen in Belastungsszenarien nach längerfristiger trockener Zwischenlagerung zu verhindern. Unbestrahlte Brennstabhüllrohrsegmente aus der Zirkoniumlegierung ZIRLO® wurden hydriert und thermomechanischen Behandlungen unterzogen, um Hüllrohrmaterial durch Ausscheidung radialer Hydride zu verspröden. Die Proben mit radialen Hydriden wurden im Ring Compression Test (RCT) bei Raumtemperatur untersucht. Bereits bei kleinen Probenverformungen wurden abrupte Kraftabfälle mit instabiler Rissausbreitung durch das Netzwerk radialer Hydride beobachtet. Die Risslängen erreichten in einigen Fällen bis zu 90 % der Wanddicke. Der mikromechanische Versagensmechanismus ist Quasi-Spaltbruch in den Hydriden und Porenbildung, -wachstum und -vereinigung in der Zirkoniummatrix an den duktilen Brücken zwischen benachbarten Hydriden. Es wurde ein Finite-Elemente-Modell des Ring Compression Tests erstellt, um das Versagensverhalten zirkoniumbasierter Legierungen mit radialen Hydriden im RCT zu analysieren. Die Fließkurve für das elastisch-plastische Materialmodell des Matrixmaterials wurde durch eine inverse Finite-Elemente-Analyse ermittelt. Kohäsivzonenmodelle wurden benutzt, um die plötzlichen Kraftabfälle zu reproduzieren. Es wurde ein mikromechanisches Modell mit statistisch generierten Matrix-Hydrid-Verteilungen entwickelt, das zwischen sprödem Versagen entlang der Hydride und duktilem Versagen der Zirkoniummatrix in der Kohäsivzone unterscheidet. Für das jeweilige Materialverhalten wird ein lokales zweiparametriges Versagenskriterium auf Grundlage der Kohäsionsfestigkeit und der Separationsenergie bei einer festgelegten Form des Kohäsivgesetzes vorgeschlagen. Geeignete Kohäsivparameter lassen sich mit einer inversen Finite-Elemente-Analyse des Versagensverhaltens von hydrierten Proben im Ring Compression Test bestimmen. In den Simulationen lag der Schwerpunkt auf dem ersten Kraftabfall. Die Berechnungsergebnisse stimmen gut mit den RCT-Ergebnissen überein. Es konnte gezeigt werden, dass die Rissinitiierung und -ausbreitung stark von der speziellen Anordnung der radialen Hydride und Matrixbrücken in der Bruchzone abhängt. Die numerische Modellbildung wurde an Versuchen mit bestrahlten Proben aus der Zirkoniumlegierung M5® validiert. KW - Zwischenlagerung KW - Brennstabhüllrohr KW - Versagensmechanismus KW - Kohäsivzonenmodell KW - Ring Compression Test PY - 2022 SP - 1 EP - 106 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-56853 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Völzke, Holger T1 - Brittle Failure Limits of Spent Fuel Claddings Subjected to Long-Term Dry Interim Storage Conditions N2 - The mechanical properties of spent fuel claddings can be adversely affected under the conditions of long-term dry interim storage, so that the failure limits may be reached in case of mechanical loads during handling or transport after storage. Pre-storage drying and the early stage of interim storage can expose the cladding to higher temperatures and higher tensile hoop stresses than those associated with in-reactor operation and pool storage. During slow cooling of a cladding tube under internal pressure, radial hydrides may precipitate in zirconium-based cladding alloys. This can lead to embrittlement of the material and sudden failure of the cladding integrity under mechanical stress. In order to prevent brittle failure, numerical methods are being developed to predict the mechanical behaviour and identify limiting conditions. Experimental investigations, numerical analyses and evaluation methods are discussed. An established experimental method for characterising cladding materials is the Ring Compression Test (RCT). Some test results on irradiated cladding tubes after operation in pressure water reactors are publicly available. However, it is helpful to carry out studies on unirradiated surrogate claddings with similar material properties to reduce the effort associated with irradiated samples in hot cells and to perform material tests with a wider range of parameters. On the basis of such experimental data, load-displacement curves have been numerically analysed for a selection of cladding materials. Radial hydrides can cause a sample to break suddenly due to fracture even at low deformation. Noticeable load drops in the RCT are caused by unstable crack propagation through the radial hydride network. The failure mechanism is quasi-cleavage in the hydrides and micro-void nucleation, growth, and coalescence in the zirconium matrix, with ductile tearing patches connecting adjacent hydrides. The cohesive zone approach was used to simulate the failure process taking into account the radial hydride morphology. The developed method can adequately describe both the deformation and failure behaviour of irradiated as well as unirradiated claddings of zirconium-based alloys with radial hydrides under RCT conditions. Limiting conditions can be expressed in terms of fracture energy and cohesive strength. T2 - IAEA International Conference on the Management of Spent Fuel from Nuclear Power Plants - Meeting the Moment CY - Vienna, Austria DA - 10.06.2024 KW - Ageing Management KW - Cladding Embrittlement KW - Extended Storage KW - Ring Compression Test KW - Spent Nuclear Fuel PY - 2024 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-60323 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Gaddampally, Mohan Reddy A1 - Völzke, Holger T1 - Failure Analysis on Irradiated Claddings Subjected to Long-Term Dry Interim Storage N2 - Long-term dry interim storage may adversely affect the mechanical properties of spent fuel rods, possibly resulting in a reduced resilience during handling or transport after storage. The cladding is the first barrier for the spent fuel pellets. An established method for characterising the cladding material is the ring compression test (RCT), in which a small, cylindrical sample of the cladding tube is subjected to a compressive load. Radial hydrides may precipitate in zirconium-based alloys (Zircaloy) under pre-storage drying and during slow cooling, which result in embrittlement of the cladding material and eventually a possible sudden failure of cladding integrity under additional mechanical loads. The focus of the presented research is on the development of appropriate nu-merical methods for predicting the mechanical behaviour and identification of limiting conditions to prevent brittle fracture of Zircaloy claddings. A modelling approach based on cohesive zones is ex-plained which is able to reproduce the propagation of cracks initiated at radial hydrides in the zir-conium matrix. The developed methods are applied to defueled samples of cladding alloy ZIRLO®, which were subjected to a thermo-mechanical treatment to reorient existing circumferential hy-drides to radial hydrides. A selected sample showing sudden load drops during a quasi-static ring compression test is analysed by means of fracture mechanics for illustrative purposes. Based on the developed fracture mechanics approach, not only the deformation behaviour but also the fail-ure behaviour of irradiated as well as unirradiated Zircaloy claddings with radial hydrides under RCT loading conditions can be adequately described. T2 - 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology - SMiRT 27 CY - Yokohama, Japan DA - 03.03.2024 KW - Cladding Embrittlement KW - Cohesive Zone Modelling KW - Ring Compression Test KW - Spent Nuclear Fuel PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-60671 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger A1 - Orellana Pérez, Teresa T1 - Latest developments in Germany concerning extended interim storage N2 - The presentation explains recent administrative developments in Germany concerning nuclear waste management and adresses national and European R&D funding concepts. National and international collaboration is explained followed by the latest update on long term metal seal investigations at BAM. Finally, fuel cladding failure mechanisms during long term dry storage and related R&D initiatives at BAM are explained. T2 - EPRI Extended Storage Collaboration Program (ESCP) International Subcommittee Meeting CY - Jeju, Korea DA - 15.09.2017 KW - Nuclear waste management KW - Long term storage KW - Spent fuel PY - 2017 AN - OPUS4-43793 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Update on long-term investigations of metal seals at BAM and future perspectives of spent fuel management in Germany N2 - The presentation focuses on the latest developments of the German nuclear waste management policy including restructering of responsible organizations and the restart of the repository site selection process for high level radioactive waste. The second part illustrates latest results of long term investigations of metal seals at BAM with regard to extended interim storage periods. T2 - EPRI Extended Storage Collaboration Program (ESCP) Winter Meeting 2017 CY - Charlotte, NC, USA DA - 14.11.2017 KW - Spent fuel KW - Metal seal KW - Extended interim storage PY - 2017 AN - OPUS4-43796 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Internationale Forschungsprojekte zur langfristigen trockenen Zwischenlagerung bestrahlter Brennelemente N2 - Der Vortrag vermittelt einen Überblick über internationale Forschungsaktivitäten im Hinblick auf zukünftig deutlich zu verlängernde Zwischenlagerzeiträume für bestrahlte Brennelemente. Ausgehend von der aktuellen Entsorgungssituation werden die relevanten Fragestellungen skizziert. Davon ausgehend werden die FuE-Aktivitäten der IAEA vorgestellt sowie die wichtigsten Themen beim Extended Storage Collaboration Program (ESCP) in den USA. Schließlich wird das "European Joint Programme on Radioactive Waste Management and Disposal“ kurz vorgestellt und werden die nationalen Initiativen auf diesem Sektor diskutiert. T2 - 8. Symposium Lagerung und Transport radioaktiver Stoffe CY - Hannover, Germany DA - 04.09.2018 KW - Brennelemente KW - Zwischenlagerung KW - Forschung PY - 2018 AN - OPUS4-46373 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Ongoing R&D work at BAM N2 - The presentation provides an update on the German nuclear waste management policy towards final disposal and related reasearch at BAM. Topics include long term investigations of metal seals, investigations of fuel cladding failure mechanisms, and the development of requirements and concepts for high level radioactive waste and spent fuel disposal containers. T2 - EPRI Extended Storage Collaboration Program (ESCP) International Subcommittee Meeting 2018 CY - Munich, Germany DA - 05.06.2018 KW - Radioactive waste KW - Metal seal KW - Disposal container KW - Fuel cladding PY - 2018 AN - OPUS4-45328 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Orellana Pérez, Teresa A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar A1 - Zencker, Uwe T1 - Relevance of cladding failure mechanisms due to zirconium hydride precipitation under extended dry storage conditions in Germany N2 - The German nuclear waste management strategy consists of dry interim storage of spent fuel inside dual purpose casks and its subsequent direct final disposal in a deep geological repository. Interim storage is limited to 40 years so far, but will have to be extended until repository site selection and operation is concluded, potentially up to 100 years. In this context, research on the long term performance of safety relevant cask components and fuel rod integrity during such extended periods of time is of outmost importance. The barrier function of the fuel cladding depends on its integrity under operational and accidental conditions along with storage and subsequent transportation and is mainly affected over time by altering of the cladding microstructure and by thermo-mechanical conditions during reactor operation and subsequent wet and dry storage. This paper focuses on failure mechanisms regarding cladding embrittlement caused by physical phenomena concerning hydrogen dissolution and precipitation of hydrides in the zirconium matrix. Within this context, potential cladding integrity issues under extended interim storage conditions followed by transportation are emphasized. Delayed hydride cracking (DHC) is a well-known time-dependent temperature-activated phenomenon failure mechanism of the fuel cladding during reactor operation. The phenomenon consists of hydrogen diffusion and hydride precipitation at the tip of an initial crack and the propagation of the crack to an approximate distance equal to the length of the hydride. This failure mechanism is temperature-activated phenomenon and enhances along with thermal cycling of the fuel cladding, e. g. during reactor shutdowns. DHC shows limited relevance under quasi static storage conditions with continuously lowering temperatures. However, the literature points that DHC may occur when the temperature during storage decreases to a certain level after some decades and in combination with stress concentrations in the cladding material. When spent fuel is transferred to dry storage by vacuum drying, the cladding temperature raises up to peak temperatures of ~370°C. Under these conditions, hydrides dissolute into the zirconium matrix up to the solubility limit defined by the peak temperature and this amount of hydrogen can precipitate in a radial re-oriented fashion due to the temperature decrease during storage. Cladding materials with radially precipitated hydrides show significant embrittlement. Radially oriented hydrides are perpendicularly oriented to hoop stresses representing the most critical configuration. Brittle failure of the cladding then occurs by crack propagation through radially oriented hydrides and finally through the zirconium matrix. The susceptibility to radial hydride precipitation depends on cladding material type and microstructure, hydrogen content, pre-drying hydride distribution, irradiation conditions, and temperature and stress histories during drying and storage operations. This paper addresses major considerations concerning spent fuel cladding embrittlement due to hydride precipitation with regard to the boundary conditions of dry spent fuel storage in Germany. Analytical, numerical, and experimental approaches are to be discussed by BAM in order to identify the specific needs for future R&D work in that area with the purpose to provide the necessary data base for proper safety demonstration and evaluation along with future extended storage licensing procedures. T2 - 2017 Water Reactor Fuel Performance Meeting CY - Jeju, Korea DA - 10.09.2017 KW - Cladding KW - Hydride precipitation KW - Spent fuel PY - 2017 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-44749 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Qualification of Nuclear Waste Packages - Needs and Challenges from BAM's Perspective N2 - This Presentation adresses the major needs and challenges of qualification processes for nuclear waste packages performed by BAM. Packages include those for high level radioactive waste like spent fuel as well as those for low and intermediate level waste to be disposed of in the Konrad repository. Beginning with the current German nuclear waste management policy design testing capabilities and experience at BAM is explained followed by illustrating the major strategic process to identify future challenges including specific R&D needs. T2 - 5th International Nuclear Decommissioning Summit CY - Berlin, Germany DA - 30.01.2018 KW - Radioactive KW - Container KW - Testing KW - Safety PY - 2018 AN - OPUS4-44750 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Aktueller Stand und Herausforderungen bei den Bauartprüfungen für das Endlager Konrad N2 - Der Vortrag illustriert den Stand und die Herausforderungen im Rahmen der Behälter-Bauartprüfungen für das Endlager Konrad. Ausgehend von den Grundlagen der Bauartprüfung und die aktuelle Situation bei den Antragsverfahren werden die fachlichen Begutachtungsschwerpunkte sowie Maßnahmen zur Optimierung Prozess- und Verfahrenssteuerung erläutert. T2 - 9. Symposium zur Endlagerung radioaktiver Abfälle CY - Hannover, Germany DA - 18.04.2018 KW - Endlager KW - Behälter KW - Bauartprüfung KW - Konrad PY - 2018 AN - OPUS4-44751 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herold, Christian A1 - Völzke, Holger A1 - Orellana Pérez, Teresa T1 - Verbundvorhaben KoBrA - Arbeitspaket 1 (a) N2 - Im Vorhaben "KoBrA" sollen aus bestehenden Anforderungen für endlagerfähige Behälter und aus internationalen Erfahrungen ein aktueller Stand auf dem Gebiet der Behälterforschung für HLW/SF-Behälter ermittelt und generische Vorschläge für HLW/BE-Endlagerbehälterkonzepte in den drei potentiellen Wirtsgesteinen (Kristallin, Ton oder Salz) erarbeitet werden. N2 - Within Project "KoBrA" we want to establish the international state of the art in final disposal containers for HLW/SF, and, based on boundary conditions and national legislation, to propose generic final disposal canister concepts for all three potential host rocks (crystalline rock, clay and salt) for the German high-level waste. T2 - Fachinformationsgespräch zum FuE-Vorhaben "KoBrA" CY - Berlin, Germany DA - 28.05.2018 KW - Endlagerbehälter KW - Hochaktive wärmeentwickelnde Abfälle KW - Internationale Recherche KW - Arbeitsflussdiagramm PY - 2018 AN - OPUS4-45459 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herold, Christian A1 - Völzke, Holger A1 - Orellana Pérez, Teresa T1 - Verbundvorhaben "KoBrA" - Arbeitspaket 1 (b) N2 - Im Vorhaben "KoBrA" sollen aus bestehenden Anforderungen für endlagerfähige Behälter und aus internationalen Erfahrungen ein aktueller Stand auf dem Gebiet der Behälterforschung für HLW/SF-Behälter ermittelt und generische Vorschläge für einen deutschen HLW/BE-Endlagerbehälter in den drei potentiellen Wirtsgesteinen (Kristallin, Ton oder Salz) erarbeitet werden. Im Arbeitspaket 1 wird dafür eine umfassende Literaturrecherche zu internationalen Behälterkonzepten durchgeführt, deren erste Ergebnisse hier präsentiert werden. N2 - Within Project "KoBrA" we want to establish the international state of the art in design and concepts for HLW/SF final disposal Containers. Working package 1, encompassing an extensive literature research on this topic, yielded some preliminary results - promising container concepts - which are presented here. T2 - Fachinformationsgespräch zum FuE-Vorhaben "KoBrA" CY - Berlin, Germany DA - 28.05.2018 KW - Endlagerbehälter KW - Internationale Endlagerkonzepte KW - Hochaktive wärmeentwickelnde Abfälle KW - Final disposal cask PY - 2018 AN - OPUS4-45460 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Herold, Christian A1 - Völzke, Holger A1 - Orellana Pérez, Teresa T1 - Verbundvorhaben "KoBrA" N2 - Im Verbundvorhaben "KoBrA" sollen systematisch Randbedingungen, Anforderungen und Konzepte für BE/HLW-Endlagerbehälter in den potentiellen Wirtsgesteinen Kristallin, Ton und Salz gesammelt, zusammengetragen und ausgewertet werden. Am Ende sollen generische Behälteranforderungen und -Konzepte für mögliche endlagerfähige Behälter in Deutschland erarbeitet werden. Hier wird ein Überblick über das gemeinsam mit unseren Partnern von der DBE TEC (jetzt BGE TEC) bearbeitete Gesamtvorhaben mit allen Arbeitspaketen gegeben. N2 - Within Project "KoBrA" we will compile and analyse requirements, demands and concepts for HLW/SF final disposal containers for the potential host rock formations crystalline, clay and salt, and thereby establish proposals for generic final disposal canisters. This poster presentation offers an overview of all work packages we share with our Partners from DBE TEC (now BGE TEC). T2 - Fachinformationsgespräch zum FuE-Vorhaben "KoBrA" CY - Berlin, Germany DA - 28.05.2018 KW - Projektvorhaben KW - Endlagerbehälter KW - BGE TECHNOLOGY KW - Literaturrecherche KW - Endlageranforderungen PY - 2018 AN - OPUS4-45466 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Verbundvorhaben KoBrA: Ausblick zur Umsetzung von Anforderungen in Technische Behälterkonzepte N2 - Als Ausblick auf noch ausstehende Arbeiten zum Verbundvorhaben "KoBrA" zur Erfassung nationaler und internationaler Anforderungen und Konzepte für Behälter zur Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle in den potentiellen Wirtsgesteinformationen Kristallin, Ton und Salz werden die grundlegenden Anforderungen und Schutzziele der Endlagerbehälter untersucht und der konzeptionelle Weg von Anforderungen hin zu Konzepten erläutert. N2 - Within project "KoBrA" we want to establish the international state of the art in final disposal containers for HLW/SF, and, based on boundary conditions and national legislation, to propose generic final disposal canisters for all three potential host rocks (crystalline rock, clay and salt) for the German high-level radioactive waste. As a preview on activities yet to come, the primary requirements and demands on final disposal canisters are evaluated, and the way to develop container concepts is illuminated. T2 - Fachinformationsgespräch zum FuE-Vorhaben "KoBrA" CY - Berlin, Germany DA - 28.05.2018 KW - Endlagerbehälter KW - Schutzziele KW - Behälteranforderungen KW - Behälterkonzepte KW - Konzeptentwicklung PY - 2018 AN - OPUS4-45470 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CHAP A1 - Völzke, Holger A1 - Wolff, Dietmar ED - Saegusa, T. ED - Sert, G. ED - Völzke, Holger ED - Wille, Frank T1 - Long-term metal seal performance N2 - For the long-term storage of spent nuclear fuel and other high-Level radioactive waste, dual purpose casks for the transportation and storage are widely used. Usually, these casks consist of a thick-walled monolithic cask body and a bolted double barrier lid System equipped with metal seals (consisting of an inner helical spring and two outer metal layers with a total cross-section diameter between 5 and 10 mm) to ensure the long-term safe confinement of the radioactive inventory. Based on analytical and experimental studies, such metallic Systems have been qualified of storage periods of up to four decades so far as long as proper manufacturing and assembling conditions are met. More than 20 years of Operation experience with a permanently increasing number of casks has shown full compliance with the expectations. In the meantime many countries have to face a significant delay of establishing a high-level radioactive waste repository what leads to Need for extending interim storage periods for probably 60, 80 or 100 years. For that reason the long-term performance of metal seals for such time periods is of specific internst to demonstrate their sufficient safety function and specific investigations have already been launched, e.g. by BAM, to gain more experimental data and to develop validated models to extrapolate the seal performance to longer periods of time and or requested temperature levels. KW - Metal Seal KW - Container KW - Safety KW - radioactive waste PY - 2018 SN - 978-981-3234-03-1 SP - Chapter 20, 293 EP - 303 PB - World Scientific CY - Singapore AN - OPUS4-47669 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Völzke, Holger T1 - Collaboration on Aging Management for Extended Storage of Used Fuel T2 - 2015 International High-Level Radioactive Waste Management Conference (IHLRWM) CY - Charleston, SC, USA DA - 2015-04-12 PY - 2015 AN - OPUS4-33164 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Scheidemann, Robert A1 - Kasparek, Eva Maria A1 - Qiao, Linan A1 - Müller, Karsten A1 - Droste, Bernhard A1 - Völzke, Holger T1 - Dynamic penetration tests on shock absorbing damping concrete N2 - Mechanical loading conditions of transport and storage casks for radioactive materials in accidental scenarios are highly affected by the behavior of both: the impact limiters and the footing materials. To minimize potential damages during the handling of casks, a so called damping concrete is frequently used for the footings in interim nuclear facilities. It obtains its shock absorbing properties through admixing of polymer cells. For a comprehensive mechanical evaluation of casks, advanced material models are also needed for damping concrete. In order to characterize the mechanical properties and to develop numerical material models, penetration tests were carried out at different test facilities of BAM. The tests contain dynamic penetration tests on mortared specimens with a size of 2,400 x 2,400 x 500 mm³. For these model-sized penetration tests indenters with different geometries and diameters were used. Subsequently a cylindrical cast-iron indenter with a diameter of 1.100 mm was dropped of 5 m height on a realistic damping concrete footing. T2 - WM2014 Conference CY - Phoenix, Arizona, USA DA - 02.03.2014 KW - Drop test KW - Dynamic KW - Penetration KW - Damping concrete PY - 2014 SN - 978-0-9836186-3-8 SP - Paper 14166, 1 EP - 9 AN - OPUS4-31948 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -