TY - CONF A1 - Feldkamp, Martin A1 - Nehrig, Marko A1 - Bletzer, Claus Wilhelm A1 - Wille, Frank T1 - Pressure build-up during the fire test in type B(U) packages containing water - 13280 N2 - The safety assessment of packages for the transport of radioactive materials with content containing liquids requires special consideration. The main focus is on water as supplementary liquid content in Type B(U) packages. A typical content of a Type B(U) package is ion exchange resin, waste of a nuclear power plant, which is not dried, normally only drained. Besides the saturated ion exchange resin, a small amount of free water can be included in these contents. Compared to the safety assessment of packages with dry content, attention must be paid to some more specific issues. An overview of these issues is provided. The physical and chemical compatibility of the content itself and the content compatibility with the packages materials must be demonstrated for the assessment. Regarding the mechanical resistance the package has to withstand the forces resulting from the freezing liquid. The most interesting point, however, is the pressure build-up inside the package due to vaporization. This could for example be caused by radiolysis of the liquid and must be taken into account for the storage period. If the package is stressed by the total inner pressure, this pressure leads to mechanical loads to the package body, the lid and the lid bolts. Thus, the pressure is the driving force on the gasket system regarding the activity release and a possible loss of tightness. The total pressure in any calculation is the sum of partial pressures of different gases which can be caused by different effects. The pressure build-up inside the package caused by the regulatory thermal test (30 min at 800 deg. C), as part of the cumulative test scenario under accident conditions of transport is discussed primarily. To determine the pressure, the temperature distribution in the content must be calculated for the whole period from beginning of the thermal test until cooling-down. In this case, while calculating the temperature distribution, conduction and radiation as well as evaporation and condensation during the associated process of transport have to be considered. This paper discusses limiting amounts of water inside the cask which could lead to unacceptable pressure and takes into account saturated steam as well as overheated steam. However, the difficulties of assessing casks containing wet content will be discussed. From the authority assessment point of view, drying of the content could be an effective way to avoid the above described pressure build-up and the associated difficulties for the safety assessment T2 - WM2013 Conference CY - Phoenix, Arizona, USA DA - 24.02.2013 KW - Fire test KW - B(U) KW - Thermal test KW - Pressure KW - Water PY - 2013 SN - 978-0-9836186-2-1 SP - 1 EP - 12(?) CY - Phoenix, Arizona, USA AN - OPUS4-27997 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bletzer, Claus Wilhelm A1 - Nehrig, Marko A1 - Feldkamp, Martin A1 - Wille, Frank A1 - Völzke, Holger T1 - Druckaufbau in Behältern mit feuchtem Inventar N2 - Beim Betrieb von Kernkraftwerken fallen kontaminierte feuchte Abfallstoffe, wie z. B. Ionenaustauscherharze an, die in Transport- und Lagerbehältern der Entsorgung zugeführt werden. In Deutschland ist die BAM die zuständige Behörde für die Bauartprüfung von Typ B-Versandstücken. Im Zulassungsverfahren wird die Einhaltung der Schutzziele solcher Verpackungen überprüft. Basis für die Bewertung sind hierbei nationale und internationale gesetzliche Grundlagen sowie Regularien, welche in direkter Linie auf den IAEA SSR-6 [1] basieren. Die BAM ist ebenfalls im Rahmen einer Verwaltungsvereinbarung durch das BfS mit der Behälterbauartprüfung sowie der Beurteilung der qualitätssichernden Maßnahmen auf Grundlage von Kapitel 7 in [3] beauftragt. Typ-B(U) Verpackungen dienen zur Aufnahme verschiedenster radioaktiver oder radioaktiv kontaminierter Inhalte wie Brennelemente, Core-Bauteile, Rückbaurückstände oder belasteter Reinigungs- und Hilfsstoffe. In den meisten Fällen werden trockene bzw. getrocknete Inhalte verpackt. Potentiell feuchte oder nasse Inhalte wie z.B. Verdampferkonzentrate werden oftmals innerhalb der Verpackung getrocknet und können somit als trockene Inhalte behandelt werden. Beladene Ionenaustauscherharze werden i.d.R. mittels Transportwasser in die Verpackung eingespült und nur entwässert, aber nicht getrocknet. Die BAM war bereits in verschiedenen Zulassungsverfahren für Behälter mit feuchtem radioaktivem Inventar involviert. Bezüglich des Konrad Endlagers sind solche Verpackungen für feuchte, nicht Wärme entwickelnden Inhalte in der Regel als „Störfallfest verpackte Abfälle der Abfallbehälterklasse II [ABK II] mit spezifizierter Leckrate“ klassifiziert. In diesem Beitrag soll direkt Bezug zu den thermischen Prüfungen genommen werden. Im Transportfall sind hierbei die Unfallbeförderungsbedingungen zu unterstellen, die neben den mechanischen Prüfungen ein den Behälter vollständig einhüllendes Feuer von mindestens 800°C über 30 Minuten sowie der notwendigen Abkühldauer vorschreiben. Für eine geplante Endlagerung der Behälter ist im Zuge der Endlager-Bauartprüfung eine Branddauer von 60 Minuten mit nachfolgender 24-stündiger Abkühlphase unter abweichenden Randbedingungen gegenüber den verkehrsrechtlichen Regelwerksanforderungen zu beachten ([2] Kap. 5.3.). Bei einer möglichen Vorgehensweise zur Bestimmung des Druckaufbaus in einem Behälter aus den vorgeschriebenen Feuertests wird zuerst die Temperaturverteilung im Inhalt über den Zeitraum des Brands sowie der Abkühlphase berechnet. Der hier betrachtete Inhalt, der lediglich entwässert, aber nicht getrocknet ist, besteht sowohl aus gesättigtem Ionenaustauscherharz als auch aus einem geringen Anteil an freiem Wasser. Die Verdampfung von Wasser ist dabei ein kritischer Prozess der zum Druckaufbau im Behälter führt. Zur Einschätzung der aus dem thermischen Lastfall resultierenden Beanspruchungen des Behälters bis hin zur Gefährdung seiner Dichtheit und Integrität können sowohl rechnerische, als auch experimentelle Methoden Anwendung finden. Während sich die durch eine Brandbeanspruchung einstellenden Temperaturen in der Verpackung relativ genau berechnen lassen, erweist sich die Bestimmung der Temperatur- und Druckverteilung im Inventar aufgrund des komplexen thermischen und strömungsdynamischen Verhaltens als Herausforderung. Dabei ist der Wärmeübergang von der Behälterinnenwand in das Inventar sowie das thermische Verhalten des Inventars als inhomogen zu erhitzendes Gemisch aus Feststoffen, Fluiden (z.B. Wasser) und Gasen sehr komplex. Diese Vorgänge bestimmen jedoch den resultierenden und für die Sicherheitsbewertung maßgebenden Druckaufbau im Behälterinnenraum. Unter Berücksichtigung von Konvektion, Wärmeleitung und -strahlung werden thermische Zustände für den gewählten generischen Behälter aufgezeigt und die Effekte hinsichtlich Verdampfung und Druckaufbau erklärt. Anschließend werden zwei Ansätze zur Bestimmung des Partialdrucks durch Verdampfung im Behälter aufgezeigt. Para 663 und Para 664 der IAEA SSR-6 [1] der Transportbedingungen besagen, das - je nach Auslegung - der Feuertest bereits mit einem Innendruck von bis zu 700 kPa begonnen wird. Die beim Feuertest entstehenden Überdrücke müssen dann zum max. Auslegungsdruck hinzugefügt werden und der Behälter muss den Nachweis der Integrität mit den durch die Hitze reduzierten Werkstoffkennwerten des Behälters (Körper, Deckel, Verschlusssystem, Dichtung) nach der Vorschädigung durch die mech. Unfalltests erbringen. Bezüglich der Endlagerung besagt die Endlagerungsbestimmung [3] in Kap. 7.1.4.2.4, dass das “…Abfallprodukt so beschaffen sein muss, das bei der gemäß Unterkapitel 7.1.5.6 durchzuführenden thermischen Prüfung der maximal auftretende Innendruck 15 bar beträgt.”. T2 - KONTEC 2013 - 11. Internationales Symposium 'Konditionierung radioaktiverBetriebs- und Stilllegungsabfälle' CY - Dresden, Germany DA - 13.0,3.2013 KW - Druckaufbau KW - Radioaktive Abfälle KW - Endlager PY - 2013 IS - Sektion 4 / Vortrag 031 SP - 1 EP - 11 AN - OPUS4-28094 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bletzer, Claus Wilhelm A1 - Nehrig, Marko A1 - Feldkamp, Martin A1 - Wille, Frank A1 - Völzke, Holger T1 - Pressure build up in casks containing wet waste T2 - KONTEC 2013 - 11. Internationales Symposium 'Konditionierung radioaktiverBetriebs- und Stilllegungsabfälle' CY - Dresden, Germany DA - 2013-03-13 KW - Pressure build up KW - Radioactive waste KW - Disposal PY - 2013 IS - Sektion 4 / Vortrag 031 SP - 1 EP - 10(?) AN - OPUS4-28095 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Nehrig, Marko A1 - Bletzer, Claus Wilhelm A1 - Wille, Frank T1 - Safety assessment aspects of type B(U) packages containing wet intermediate level waste N2 - In Germany, the mechanical and thermal safety assessment of approved packages for the transport of RAM is carried out by BAM as the competent authority according to the International Atomic Energy Agency regulations. BAM was involved in several approval procedures with ductile cast iron containers containing wet intermediate level waste. These contents, which are not dried, only drained, consist of saturated ion exchange resin and a small amount of free water. Compared to the safety assessment of packages with dry content, attention must be paid to some more specific points. The physical and chemical compatibility of the content itself and of the content with materials of the package must be shown. From the mechanical resistance point of view, the package has to withstand the forces resulting from the freezing liquid. The most interesting point, however, is the pressure build-up inside the package due to vapourisation. This could be caused by radiolysis of the liquid and must be taken into account for the storage period. The paper deals primarily with the pressure build-up inside the package caused by the regulatory thermal test (30 min at 800°C) as part of the cumulative test scenario under accident conditions of transport. To determine the pressure, the temperature distribution in the content must be calculated for the whole period from the beginning of the thermal test until cooling down. In this case, calculating the temperature distribution requires, besides the consideration of conduction and heat radiation, consideration of evaporation and condensation including the associated processes of transport. KW - Type B KW - Wet content KW - Pressure build-up KW - Vapourisation KW - Thermal test KW - Radioactive waste KW - Thermal analysis PY - 2012 DO - https://doi.org/10.1179/1746510913Y.0000000024 SN - 1746-5095 SN - 1746-5109 SN - 0957-476X VL - 23 IS - 3-4 SP - 187 EP - 190 PB - Ramtrans Publ. CY - Ashford AN - OPUS4-29935 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Nehrig, Marko A1 - Bletzer, Claus Wilhelm A1 - Wille, Frank T1 - Safety assessment aspects of type B(U) packages containing wet intermediate level waste N2 - In Germany, the mechanical and thermal safety assessment of approved packages for the transport of RAM is carried out by BAM as the competent authority according to the International Atomic Energy Agency regulations. BAM was involved in several approval procedures with ductile cast iron containers containing wet intermediate level waste. These contents, which are not dried, only drained, consist of saturated ion exchange resin and a small amount of free water. Compared to the safety assessment of packages with dry content, attention must be paid to some more specific points. The physical and chemical compatibility of the content itself and of the content with materials of the package must be shown. From the mechanical resistance point of view, the package has to withstand the forces resulting from the freezing liquid. The most interesting point, however, is the pressure build-up inside the package due to vapourisation. This could be caused by radiolysis of the liquid and must be taken into account for the storage period. The paper deals primarily with the pressure build-up inside the package caused by the regulatory thermal test (30 min at 800°C) as part of the cumulative test scenario under accident conditions of transport. To determine the pressure, the temperature distribution in the content must be calculated for the whole period from the beginning of the thermal test until cooling down. In this case, calculating the temperature distribution requires, besides the consideration of conduction and heat radiation, consideration of evaporation and condensation including the associated processes of transport. T2 - RAMTRANSPORT 2012 - 9th International Conference on the Radioactive Materials Transport and Storage CY - London, UK DA - 22.05.2012 KW - Radioactive materials KW - Safety assessment KW - Pressure build-up KW - Wet intermediate level waste PY - 2012 SP - 1 EP - 7 AN - OPUS4-26314 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -