TY - CONF A1 - Zencker, Uwe T1 - EURAD WP 8 Task 3 Overview: Behaviour of nuclear fuel and cladding after discharge N2 - Task 3 of Work package 8 (Spent Fuel Characterization) of the European Joint Programme on Radioactive Waste Management (EURAD) investigates the behaviour of nuclear fuel and cladding after discharge. The aim of the work is to understand and describe the behaviour of spent nuclear fuel (SNF), irradiated cladding, fuel/cladding chemical interaction (FCCI) and ageing under conditions of extended interim storage, transportation and emplacement in a final disposal system. BAM contributes to the project as partner and leads Task 3. The presentation gives an overview of the project status, main achievements in experimental work and modelling studies, deviations from the plan, delays and challenges ahead. T2 - EURAD Work Package 8 (SFC) Annual Meeting CY - Kalmar, Sweden DA - 19.09.2022 KW - Nuclear fuel KW - Cladding KW - Discharge PY - 2022 AN - OPUS4-56120 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe T1 - EURAD WP 8 (SFC) Task 3 - Update: Behaviour of nuclear fuel and cladding after discharge N2 - The European Joint Programme on Radioactive Waste Management (EURAD) is working on Spent Fuel Characterization (SFC) in its work package (WP) 8. Inspired by the EURAD activities, the International Atomic Energy Agency (IAEA) established an international Coordinated Research Project (CRP) on SFC. The EURAD WP SFC participants are collaborating as a team on the IAEA CRP on SFC. The EURAD WP SFC project consists of four tasks. Task 3 investigates the behaviour of nuclear fuel and cladding after discharge. The aim of these activities is to understand and describe the evolution of the cladding-pellet system and its ageing under conditions of extended interim storage, transportation and emplacement in a final disposal system. At the Second Research Coordination Meeting on Spent Fuel Characterization, BAM as leader of Task 3 reported on the status of the research work. T2 - IAEA 2nd Research Coordination Meeting of the Coordinated Research Project on Spent Fuel Characterization CY - Kalmar, Sweden DA - 20.09.2022 KW - Nuclear fuel KW - Cladding KW - Discharge PY - 2022 AN - OPUS4-56121 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe T1 - EURAD WP 8 (SFC) - Task 3: Behaviour of nuclear fuel and cladding after discharge N2 - The European Joint Programme on Radioactive Waste Management (EURAD) deals in work package (WP) 8 with Spent Fuel Characterization (SFC). Inspired by the EURAD activities, an international Coordinated Research Project (CRP) on SFC was established by the International Atomic Energy Agency (IAEA). The EURAD WP SFC participants are collaborating as a team on the IAEA CRP on SFC. The EURAD WP SFC project is divided into four tasks. Task 3 investigates the behaviour of nuclear fuel and cladding after discharge. The aim of these activities is to understand and describe the evolution of the cladding-pellet system and its ageing under conditions of extended interim storage, transportation and emplacement in a final disposal system. During an IAEA consultancy meeting, BAM as leader of Task 3 reported on the current status of the research work. T2 - IAEA Consultancy Meeting on the Coordinated Research Project on Spent Fuel Characterization CY - Online meeting DA - 28.06.2021 KW - Nuclear Fuel KW - Cladding KW - Spent Fuel Characterization KW - Extended Interim Storage KW - Final Disposal PY - 2021 AN - OPUS4-52909 LA - eng 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 - Zencker, Uwe T1 - Spent Fuel Characterization - Current Activities in Germany N2 - The characterization of spent fuel and radioactive waste is essential in the evaluation of the ability of these materials to meet acceptance criteria. Prior to determining a method for spent fuel characterization, it is necessary to identify the type of data required to support safety and other analyses for the storage, transportation and final disposal of spent fuel. BAM’s understanding and capabilities in the field of spent fuel characterization are presented for the scope of a coordinated research project on the topic. T2 - IAEA Technical Meeting on Spent Fuel Characterization for Management of Spent Fuel in the Back End of the Fuel Cycle CY - Vienna, Austria DA - 12.11.2019 KW - Nuclear fuel cycle KW - Back end KW - Spent fuel characterization KW - Storage KW - Transportation PY - 2019 AN - OPUS4-55866 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Simbruner, K. T1 - Embrittlement of spent fuel claddings during long-term dry interim storage - Current approach at BAM N2 - The integrity of fuel rods and cladding tubes must be demonstrated throughout the dry interim storage of spent nuclear fuel in Germany. For at least a relevant number of casks, an extension of interim storage between 40 and 100 years is foreseeable. The drying procedure for the fuel rods in conjunction with the thermomechanical storage conditions may change the microstructure of the cladding tubes and lead to their possible embrittlement. The failure probability might increase under mechanical load by handling procedures (transport after storage) on potentially embrittled cladding tubes of fuel rods especially at low temperatures after long-term storage. Results of ring compression tests on unirradiated pre-hydrided as well as irradiated samples with radial hydrides are investigated by finite element analyses to be able to describe the failure process and to identify failure criteria. T2 - EPRI Extended Storage Collaboration Program (ESCP) Winter 2019 Meeting CY - Charlotte, NC, USA DA - 04.11.2019 KW - Fuel rod KW - Cladding KW - Radial hydrides KW - Ring compression test KW - Failure analysis PY - 2019 AN - OPUS4-56005 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Simbruner, Kai T1 - Brittle failure of spent fuel claddings during long-term dry interim storage N2 - In order to demonstrate the safety of both spent fuel and the storage system, a good understanding of the processes that might cause deterioration is required. The International Atomic Energy Agency (IAEA) continued the coordinated research on Spent Fuel Performance Assessment and Research (SPAR) into a fourth phase starting in 2015 to evaluate fuel and materials performance under wet and dry storage and to assess the impact of interim storage on associated spent fuel management activities (such as handling and transport). BAM’s understanding and experiences in the field of long-term storage of spent fuel and especially spent fuel characterization are presented to assist the preparation of the final project report. T2 - IAEA CRP SPAR-IV Third Research Coordination Meeting (RCM3) CY - Buenos Aires, Argentina DA - 07.10.2019 KW - Fuel rod KW - Cladding KW - Radial hydrides KW - Ring compression test KW - Failure analysis PY - 2019 AN - OPUS4-56006 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Simbruner, Kai T1 - Embrittlement of spent fuel claddings during long-term dry interim storage - Current approach at BAM N2 - In this presentation, the actual situation of long-term dry interim storage of spent nuclear fuel in Germany is reported. An extension of the interim storage period between 40 and 100 years for at least a relevant number of casks is foreseeable. To demonstrate the integrity of fuel rods and cladding tubes throughout the extended dry interim storage, a potential cladding embrittlement should be investigated. The current approach at BAM is a research project on experimental and numerical investigations of sudden failure of unirradiated pre-hydrided cladding tubes after hydride reorientation at small deformation under Ring Compression Test conditions. A fracture mechanics based failure analysis and suggested failure criteria for a potential brittle failure of spent fuel claddings after long-term dry interim storage under mechanical loads are discussed. T2 - IAEA - Second Coordinate Research Meeting and Consultancy Meeting on Ageing Management Programmes for Spent Fuel Dry Storage Systems CY - Lemont, IL, USA DA - 29.04.2019 KW - Ageing Management KW - Extended Storage KW - Spent Nuclear Fuel KW - Cladding Embrittlement KW - Ring Compression Test PY - 2019 AN - OPUS4-48745 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe T1 - Stress wave propagation with finite element mesh transitions N2 - A reliable finite element analysis presupposes a qualified model of the object to be analyzed. The finite element mesh density may significantly vary throughout a model. A transition between dissimilar meshes can be accomplished by a gradual change of element size or by an interface with constraint conditions. Some issues may arise from such mesh transitions. Generally, a finer mesh can transmit signals of higher frequency than a coarser mesh. Stress wave propagation through the model could be affected by the transition region or the artificially induced interface. Stress waves generated within the fine mesh could be partly encapsulated by the surrounding coarse mesh. Therefore poor mesh transitions could result in reflections or shape changes of stress waves. A thin rod is investigated to demonstrate the effects. This study supports the development of the ASME Guidance Document "Use of Explicit Finite Element Analysis for the Evaluation of Nuclear Transport and Storage Packages in Energy-Limited Impact Events". T2 - 19th International Symposium on the Packaging and Transportation of Radioactive Materials (PATRAM 2019) CY - New Orleans, LA, USA DA - 04.08.2019 KW - Stress Wave Propagation KW - Thin Rod KW - Finite Element Mesh Transition PY - 2019 AN - OPUS4-48916 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Zencker, Uwe A1 - Simbruner, Kai T1 - Brittle failure of spent fuel claddings during long-term dry interim storage N2 - The current research project BRUZL (Fracture mechanical analysis of spent fuel claddings during long-term dry interim storage) is presented. General aim of the project is the development of methods for risk assessment and identification of boundary conditions to prevent potential sudden brittle failure of spent fuel claddings at small deformation during long-term dry interim storage and subsequent transportation. The project is funded by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi) under contract no. 1501561. T2 - 3rd GRS Workshop on Safety of Extended Dry Storage of Spent Nuclear Fuel CY - Garching, Germany DA - 05.06.2019 KW - Ageing Management KW - Cladding Embrittlement KW - Extended Storage KW - Ring Compression Test KW - Spent Nuclear Fuel PY - 2019 AN - OPUS4-48867 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -