TY - JOUR A1 - Dreßler, Martin A1 - Dombrowski, Felix A1 - Simon, Ulla A1 - Börnstein, Julian A1 - Hodoroaba, Vasile-Dan A1 - Feigl, Michael A1 - Grunow, Sabrina A1 - Gildenhaar, Renate A1 - Neumann, Martin T1 - Influence of gelatine coatings on compressive strength of porous hydroxyapatite ceramics N2 - Porous ceramics prepared by the foam replication technique have a high porosity and low mechanical stability. It has been reported that coating such porous ceramics with gelatin allows for an improved compressive strength. Little details regarding the influence of important gelatin parameters such as concentration, temperature and drying conditions as well as bloom number which is a measure of the gel rigidity, on this toughening effect are available. This paper investigates the influence of these parameters on compressive strength of gelatin coated porous hydroxyapatite ceramics. It was found that concentration in the gelatin sols has a marked impact whereas sol temperature, bloom number and differing conditions during subsequent drying have only little influence on the compressive strength of the coated ceramics. KW - Films KW - Composites KW - Strength KW - Apatite KW - Biomedical application PY - 2011 DO - https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2010.11.004 SN - 0955-2219 SN - 1873-619X VL - 31 IS - 4 SP - 523 EP - 529 PB - Elsevier Ltd. CY - Oxford AN - OPUS4-23216 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Martin A1 - Feldkamp, Martin A1 - Linnemann, Konrad A1 - Wille, Frank T1 - Transport of HLW canisters on sea vessels N2 - Germany had been transporting spent fuel to the reprocessing plant in Sellafield and La Hague for decades until around 2005. Resulting from the obligation to take back the vitrified high-level waste from reprocessing six CASTOR® HAW28M filled with 168 canisters with radioactive waste in vitrified form were transported from Sellafield to the interim storage facility Biblis in 2020. Rail wagons were used for the transport to the port in Barrow-in-Furness, where they were loaded into a dedicated seagoing vessel, certified as INF Class 3 according to the INF Code. This was the first time that vitrified high level waste with considerable heat load was transported under a German design approval certificate. BAM was involved in the authority assessment of the conditions for the sea transport. For the first transport BAM required among others, assessment of temperature distribution during transport, logging of temperatures of cargo bays and graphical imaging of temperatures of the bay with the cask in order to ensure compliance with temperature specifications, e.g. maximal neutron absorber and gasket temperatures. Special interest was taken in the identification of possible events exceeding the specified temperatures considering the different philosophies of IMDG code and its supplement INF code regarding temperature control of hatches. Results show compliance with assumed conditions. T2 - RAMTrans 2024 CY - London, United Kingdom DA - 14.05.2024 KW - Transport KW - Spent nuclear fuel KW - Ship KW - Sea KW - High level waste PY - 2024 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-60092 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - THES A1 - Neumann, Martin T1 - Untersuchung des Verhaltens stoßdämpfender Bauteile von Transportbehältern für radioaktive Stoffe in Bauartprüfung und Risikoanalyse N2 - Transportbehälter für radioaktive Stoffe mit einer Typ-B-Versandstückzulassung müssen auch bei schweren Unfallbeanspruchungen sicherstellen, dass das radioaktive Inventar sicher umschlossen, eine unterkritische Anordnung gewährleistet und ionisierende Strahlung ausreichend abgeschirmt ist. Bei der Bewertung von Transportbehältern für radioaktive Stoffe im Rahmen der Bauartprüfung sowie für Risikoanalysen beim Transport radioaktiver Stoffe ist eine Simulation des Verhaltens holzgefüllter, stoßdämpfender Bauteile von Transportbehältern von großem Interesse, da diese in einer Unfallsituation einen Großteil der Aufprallenergie aufnehmen und damit die maximale Stoßkraft deutlich verringern. Damit haben die stoßdämpfenden Bauteile maßgeblichen Einfluss auf die Einhaltung der vom Versandstück zu gewährleistenden Schutzziele. Das Verhalten stoßdämpfender Bauteile wird von einer Vielzahl von Parametern wie Stoßdämpferkonstruktion, Materialeigenschaften und Beanspruchungsrandbedingungen beeinflusst. Es bestehen Unsicherheiten bei der Anwendung von vereinfachten numerischen Verfahren zur Berechnung derartiger Bauteile. Für die Simulation mit Hilfe von komplexen numerischen Verfahren wie dynamische Finite-Elemente-Methoden (FEM) ist bisher keine Modellbildung für die Kompression von Holz in axialer Richtung bei großen Deformationen erfolgt. Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen haben sich daher auf die Modellbildung sowie die Untersuchung der Anwendbarkeit verschiedener Modellierungsformen konzentriert. Auf Basis von Erkenntnissen aus der Analyse stoßdämpfender Bauteile von Prototypen von Brennelementtransportbehältern nach einer 9-m-Fallprüfung auf ein unnachgiebiges Fundament und von in dieser Arbeit durchgeführten Stoßversuchen auf Holzproben wurde ein Modell für das Verhalten von Holz bei axialer Beanspruchung und großen Deformationen entwickelt. Das Modell beschreibt die bei der axialen Druckbeanspruchung von Holz auftretende Entfestigung als Funktion der seitlichen Dehnungsbehinderung. Die Energie, die vom Holz absorbiert werden kann, ist umso größer, je größer die seitliche Dehnungsbehinderung ist. Für das stoßdämpfende Bauteil resultiert daraus, dass die Energieabsorptionsfähigkeit des Stoßdämpfers von der Fähigkeit der äußeren Blechstruktur, ein Ausweichen der hoch belasteten Holzpakete zu verhindern, abhängt. Damit wurde ein Modell für das Verhalten von holzgefüllten Stoßdämpfern abgeleitet. Holz muss, um signifikant Energie zu absorbieren, durch starre Behälter- oder Stoßdämpferstrukturen lagestabilisierend abgedeckt sein. Für einen realistischen Vergleich zwischen gemessener und berechneter Stoßdämpferdeformation ist zu der gemessenen Verformung noch eine elastische Rückfederung des stoßdämpfenden Bauteils nach dem Aufprall zu addieren. Das optische, zur Vermessung von dreidimensionalen Objekten entwickelte Messverfahren der Streifenprojektion wurde erstmalig für die Vermessung von stoßdämpfenden Bauteilen von Transportbehältern für radioaktive Stoffe eingesetzt. Das Verfahren ermöglicht die Aufnahme der genauen Objektgeometrie vor und nach dem Versuch und eignet sich somit sehr gut für eine Schadens- und Verformungsdokumentation der stoßdämpfenden Bauteile von in Fallversuchen untersuchten Prüfmustern. Es wurde gezeigt, dass für Behälter mit großen, relativ zueinander beweglichen Massen das verbreitete Bewertungsschema der Begrenzung der Starrkörperverzögerung für eine Beanspruchungsermittlung an den Komponenten des Versandstücks nicht geeignet ist, da das System nicht mehr als Starrkörper aufgefasst werden kann. Es wurde das vereinfachte numerische Verfahren „ImpactCalc“', mit dem Starrkörperverzögerungen und Stoßdämpferdeformationen ermittelt werden können, entwickelt und bewertet. Das Verfahren kann für mechanische Nachweise der Einhaltung der Schutzziele für Versandstücke mit radioaktiven Stoffen in der Bauartprüfung zielführend eingesetzt werden, wenn das Versandstück exklusive der Stoßdämpfer als Starrkörper betrachtet werden kann und ein entsprechender Sicherheitsfaktor angewendet wird. Für die Risikoanalyse können auf einfache und kostengünstige Weise Beanspruchungen durch verschiedene Unfallsituationen, beispielsweise der Aufprall auf reale Fundamente, abgeschätzt und mit dem Aufprall auf das unnachgiebige Prüfstandsfundament verglichen werden. Für Finite-Elemente-Verfahren wurde aufbauend auf den Schlussfolgerungen zum Verhalten von Holz bei Kompression unter großen Deformationen ein kontinuumsmechanisches Ersatzmodell vorgeschlagen, das die seitliche Dehnungsbehinderung als Mehrachsigkeit des Spannungszustandes im Ersatzkontinuum in Betracht zieht. Mit Hilfe des kommerziellen Finite-Elemente-Programms LS-DYNA wurde die Anwendbarkeit verschiedener Materialmodelle auf dieses Ersatzmodell sowie weitere vorgeschlagene Modellierungsformen untersucht. Mit keiner der untersuchten Kombinationen ist es gelungen, global das Verhalten von Holz im Nachbruchbereich inkl. Entfestigung zu modellieren. Durch Simulation eines Fallversuchs mit einer behälterähnlichen Ersatzmasse und stoßdämpfenden Bauteilen wurden verschiedene Modellierungsformen und Detaillierungsgrade für stoßdämpfende Bauteile von Transportbehältern für radioaktive Stoffe untersucht und bewertet. Kann eine weitreichende Verifikation mit experimentellen Methoden vorausgesetzt werden, lässt sich die FEM in Bauartprüfung und Risikoanalyse zielführend für die Beanspruchungsermittlung anwenden. Durch eine experimentelle Verifikation muss das Simulationsmodell an die im Versuch herrschenden Randbedingungen bezüglich der seitlichen Stützung des Holzes angepasst werden. N2 - Transport casks for radioactive materials with a Type-B package certificate have to ensure that even under severe accident scenarios the radioactive content remains safely enclosed, in an undercritical arrangement and that ionising radiation is sufficiently shielded. The impact limiter absorbs in an accident scenario the major part of the impact energy and reduces the maximum force applied on the cask body. Therefore the simulation of the behaviour of impact limiting devices of transport casks for nuclear material is of great interest for the design assessment in the package approval as well as for risk analysis in the field of transport of radioactive materials. The behaviour of the impact limiter is influenced by a number of parameters like impact limiter construction, material properties and loading conditions. Uncertainties exist for the application of simplified numerical tools for calculations of impact limiting devices. Uncertainties exist when applying simplified numerical tools. A model describing the compression of wood in axial direction of wood under large deformations for simulation with complex numerical procedures like dynamic Finite Element Methods has not been developed yet. Therefore this thesis concentrates on deriving a physical model for the behaviour of wood and analysing the applicability of different modelling techniques. A model describing the compression of wood in axial direction under large deformations was developed on the basis of an analysis of impact limiter of prototypes of casks for radioactive materials after a 9-m-drop-test and impact tests with wooden specimens. The model describes the softening, which wood under large deformation exhibits, as a function of the lateral strain constraint. The larger the lateral strain restriction, the more energy wood can absorb. The energy absorption capacity of impact limiter depends therefore on the ability of the outer steel sheet structure to prevent wood from evading from the main absorption zone. This constitutes a model for the compression of impact limiters. In order to absorb significantly energy, wood must be stabilised by stiff cask or impact limiter structures. An elastic recovery has to be added to after the drop test measured deformations. The Projected Fringe Method for the 3-dimensional surface digitalisation was applied successfully for the first time. The method allows determining and charting the surface of the impact limiter in advance and after the test. Therefore it is suitable for a damage and deformation documentation of impact limiting devices subjected to a drop test. A simplified numerical tool for the calculation of rigid body decelerations and impact limiter deformations was developed. This tool can be applied purposefully in the design assessment of transport casks for radioactive materials under certain limitations. For a risk analysis different accident scenarios, for instance the impact on real targets, can be evaluated and compared to the regulatory impact in a simple and cost-efficient way. A full scale model of the CONSTOR V/TC was subjected to a 9-m-drop-test. The rigid-body- deceleration as an evaluation scheme, which is widely used up to now is not suited for an assessment of the loading of the package under accident conditions for casks like the CONSTOR V/TC with large, relative to each other movable masses. The cask can not be treated as a rigid body. A substitute model on the basis of conclusions from impact limiter analysis and wooden specimen impact tests was developed for the axial compression of wood. The substitute model takes the lateral strain constraint as triaxiality of the stress field into account. The applicability of different material formulations for the substitute model as well as further modelling techniques was analysed. Of the proposed combinations none could simulate the behaviour of wood under large deformations in an acceptable manner. Different modelling strategies for impact limiter of radioactive materials transport packages analysed and evaluated. The Finite Element Method can by applied purposeful in type assessment and in risk analysis. Prerequisite is an extensive verification with experimental methods, where the boundary conditions of the simulation have to be adjusted to the conditions in the impact limiter concerning lateral strain restriction. T3 - BAM Dissertationsreihe - 45 KW - Simulation KW - Holz KW - stoßdämpfende Bauteile KW - Transportbehälter KW - radioaktive Stoffe KW - Simulation KW - wood KW - impact limiter KW - transport casks KW - radioactive material PY - 2009 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-1135 SN - 978-3-9812354-8-7 SN - 1613-4249 VL - 45 SP - 1 EP - 205 PB - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) CY - Berlin AN - OPUS4-113 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - König, S. A1 - Diersch, R. A1 - Lührmann, A. A1 - Müller, Karsten A1 - Neumann, Martin A1 - Quercetti, Thomas A1 - Droste, Bernhard T1 - Full-Scale Drop Testing of the CONSTOR®, V/TC Package Program, and Preliminary Results KW - Drop test KW - Package KW - Spent fuel cask KW - Transport PY - 2005 SN - 0893-6188 VL - 33 IS - 3 SP - 4 EP - 10 PB - Institute of Nuclear Materials Management CY - Northbrook, Ill. AN - OPUS4-12269 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Petersohn, Dieter A1 - Neumann, Martin T1 - Untersuchungen zur Kathodolumineszenz von Leuchtstoffen und bedampften Objekten. Vermessung der spektralen Transmission dünner Schichten T2 - 10. Kolloquium des Arbeitskreises für Elektronenmikroskopische Direktabbildung und Analyse von Oberflächen (EDO) CY - Münster, Deutschland DA - 1977-09-04 PY - 1979 SN - 0340-3815 VL - 10 SP - 639 EP - 646 PB - Remy CY - Münster, Westf. AN - OPUS4-9157 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Martin A1 - Günther, U. A1 - Ballheimer, Viktor A1 - Linnemann, Konrad A1 - Wille, Frank A1 - Droste, Bernhard T1 - Experiences by German authority with safety case approach for welding seams as part of SNF transport package containments N2 - Federal Institute for Materials Research and Testing (BAM) is the responsible authority for the assessment of mechanical and thermal safety as well as quality issues within the licensing procedure for transport casks for radioactive materials. The assessment includes a brittle fracture analysis of all relevant cask components. For cask bodies where a steel bottom is welded to a steel shell, specimens for testing of sufficient fracture resistance can normally not be extracted directly from the welding seam area of the cask. Therefore, a methodology has to be developed to ensure compliance with the safety analysis considerations and the approved design specification. This paper describes such a methodology including brittle fracture analysis and de-termination of required material properties as well as aspects of quality assurance during manufacturing. T2 - RAMTRANSPORT 2012 - 9th International Conference on the Radioactive Materials Transport and Storage CY - London, UK DA - 2012-05-22 PY - 2012 IS - Session 4.2 RAM 18 SP - 1 EP - 6 AN - OPUS4-26344 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Martin A1 - Ballheimer, Viktor A1 - Sterthaus, Jens A1 - Schubert, Sven A1 - Wille, Frank T1 - Material Characterization and modeling within safety analysis of packages for transport of radioactive material T2 - ASME 2012 Pressure Vessels & Piping Division Conference CY - Toronto, Canada DA - 2012-07-15 PY - 2012 AN - OPUS4-26328 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Neumann, Martin A1 - Günther, Uve A1 - Ballheimer, Viktor A1 - Wille, Frank T1 - Experiences by german authority with safety case approach for welding seams as part of SNF transport package containments T2 - RAMTRANSPORT 2012 CY - London, England DA - 2012-05-22 PY - 2012 AN - OPUS4-26332 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Eisenacher, Germar A1 - Scheidemann, Robert A1 - Neumann, Martin A1 - Wille, Frank A1 - Droste, Bernhard T1 - Approach for a finite element material model for wood for application in mechanical safety cases of transport packages N2 - BAM Federal Institute for Materials Research and Testing is the competent authority for mechanical safety assessment of transport packages for radioactive material in Germany. The further development of state-of-the-art technology concerning assessment methods is essential for a qualified work of involved designers and authority experts. The paper gives an example of current development done to improve understanding and modeling capabilities of wood filled impact limiter. In order to reduce the loads applied to the package containment, which result from regulatory drop tests, most packages are protected by energy dissipating impact limiter. Wood, encapsulated by steel sheets, is one of the materials typically used for energy dissipation in these impact limiter. Very often, mechanical safety cases regarding the 9 m drop test are performed computationally, where it is essential to use reliable and verified computational methods and models. In this context, the paper presents an approach for a finite element material model for wood. Thereby, the mechanical behavior of wood under compression loading is the focus of the development work. Additionally, material orientation as well as strain rate, temperature and lateral constraint may vary. A large number of experiments, particularly compression tests, was designed and performed to establish an adequate experimental database for modeling verification. The experimental results enabled the derivation of necessary requirements: The material model has to take into account strain rate and temperature dependencies as well as the anisotropic characteristics of the material, a proper yield criterion, flow rule and hardening law. Such a material model is currently not available in established commercial dynamic finite element codes. Thus it is necessary to create a user-defined material model considering the mentioned requirements. A first step was done by determining a yield surface as well as detecting flow and hardening mechanisms from experimental force-deflection curves. In a next step the LS-DYNA material model MAT_75 was altered according to conclusions of former BAM development work, regarding the modeling of post-peak softening as a function of lateral constraint. Future research will contain the further development, implementation and verification of a material model for wood. T2 - 52nd INMM Annual meeting CY - Palm Desert, CA, USA DA - 17.07.2011 KW - Impact limiter KW - Material model wood KW - Transport package PY - 2011 SP - 1 EP - 8 AN - OPUS4-24236 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Eisenacher, Germar A1 - Scheidemann, Robert A1 - Neumann, Martin A1 - Droste, Bernhard A1 - Völzke, Holger T1 - Dynamic crushing characteristics of spruce wood under large deformations N2 - An extensive series of large deformation crushing tests with spruce wood specimens was conducted. Material orientation, lateral constraint and loading rate were varied. Regarding material orientation, a reduction in the softening effect and the general force level was observed with a higher fiber-load angle. A comparison with characteristics gained by application of Hankinson's formula showed discrepancies in compression strength and the beginning of the hardening effect. Lateral constraint of the specimens caused a multiaxial stress state in the specimens, which was quantified with the applied measuring method. Further, a higher force level compared to specimens without lateral constraint and significant hardening effect at large deformations resulted. Thus, the influence of a multiaxial stress state on the force level could be determined. An increase in the loading rate led to higher force levels at any displacement value and material orientation. KW - Crushing test KW - Dynamic crushing characteristics KW - Spruce wood KW - Lateral constraint KW - Multiaxial stress state KW - Hankinson's formula PY - 2013 DO - https://doi.org/10.1007/s00226-012-0508-5 SN - 0043-7719 SN - 1432-5225 VL - 47 IS - 2 SP - 369 EP - 380 PB - Springer CY - Berlin AN - OPUS4-27743 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -