TY - CONF A1 - Palkowski, Carsten T1 - BAM Round Robin Test for Heat Pumps and Air Conditioners N2 - Preliminary results of the BAM RRTs are given in this presentation. T2 - VHK Meeting CY - Online meeting DA - 11.11.2020 KW - Heat Pumps KW - Air Conditioners KW - Round Robin Test KW - Load-Based Test Method KW - Energy Label PY - 2020 AN - OPUS4-51969 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Ruiz-Hervias, J. A1 - Simbruner, Kai A1 - Cristobal-Beneyto, M. A1 - Perez-Gallego, D. A1 - Zencker, Uwe T1 - Failure mechanisms in unirradiated ZIRLO® cladding with radial hydrides N2 - The purpose of this paper is to investigate the relationship between hydride morphology, in particular the presence of radial hydrides (RHs), stress state and failure mechanisms associated with the ring compression test (RCT). Samples of ZIRLO®cladding were pre-hydrided and subjected to thermo-mechanical treatments to precipitate long radial hydrides. The results show that the reorientation treatment was very successful. A considerable fraction of RHs was generated, the radial hydride continuity factor being around 80 to 90% of the wall thickness. The samples with reoriented hydrides were tested using the RCT at room temperature. Macroscopic brittle failure was observed with sudden load drops for displacements around 0.5 mm, with a calculated “offset strain”between 0.5 and 1%. Crack nucleation occurs in RHs located in regions with the highest values of hoop stress. These locations are the inner diameter of cladding at the vertical plane of the sample (12 and 6 o’clock positions) and the outer diameter at the horizontal plane (3 and 9 o’clock positions). Noticeable load drops in the RCT are associated with unstable crack propagation events through the radial hydride network, the crack front reaching up to 90% of the wall thickness in some cases. The failure micro-mechanism is quasi-cleavage in the hydrides and micro-void nucleation, growth and coalescence in the Zr matrix, with ductile tearing patches connecting neighboring hydrides. The main conclusion is that radial hydride metrics is not the only parameter that determines cladding failure in the presence of RHs, but the interaction between the location and continuity of RHs and the stress normal to the hydride (the hoop stress in this case). Consequently, if a radial hydride is located at a position within the cladding where the hoop stress is small, a crack will not be initiated easily in the RCT. KW - ZIRLO® KW - Cladding Embrittlement KW - Radial Hydrides KW - Failure Mechanism KW - Ring compression test PY - 2021 DO - https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2020.152668 SN - 0022-3115 VL - 544 SP - 152668 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-52000 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simbruner, Kai T1 - Brittle failure analysis of spent fuel zirconium alloy claddings during long-term dry interim storage - Current approach at BAM N2 - Understanding the mechanical behaviour of fuel cladding is decisive for an extended dry interim storage period beyond the currently licensed period of 40 years in Germany and subsequent handling, transport, and disposal considering normal and accidental conditions. Since fuel cladding acts as the first barrier for spent fuel, its integrity should be demonstrated to enable safe and secure discharge and handling options after interim storage and subsequent transportation in preparation of final disposal. An established method for characterizing cladding material is the Ring Compression Test (RCT), where a small, cylindrical sample of the cladding tube is subjected to a compressive load. This test is a laboratory representation of a fuel rod load case and has shown a high susceptibility to failure under the occurrence of radial hydrides. Certain hydride morphologies and low temperature might even lead to brittle fracture at very small loads. The BAM research project BRUZL (Fracture mechanical analysis of spent fuel claddings during long-term dry interim storage) aims to study the results of quasi-static RCTs and to establish numerical models to gain an in-depth understanding of the stress state during the experiments. Using a fracture mechanical approach, cases of sudden failure during the RCT procedure are used to characterize the material behaviour and establish a failure criterion. As an integral part of the project BRUZL, quasi-static Ring Compression Tests have been performed to identify all experimental details, which might be helpful for numerical modelling. Unirradiated samples of the cladding material ZIRLO® have been subjected to hydrogen charging and a thermo-mechanical treatment for radial hydride reorientation. Sample preparation, testing procedures, and analysis results are presented. A numerical model has been established and an elastic-plastic material model was derived from as-received RCT samples by inverse finite element analyses. Cohesive zone modelling has been implemented to reproduce sudden load drops during RCT. The project is funded by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi) under contract no. 1501561. T2 - Kolloquium der Abteilung 3 CY - Online meeting DA - 05.11.2020 KW - Ageing Management KW - Cladding Embrittlement KW - Extended Storage KW - Ring Compression Test KW - Spent Nuclear Fuel PY - 2020 AN - OPUS4-51987 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Simbruner, Kai T1 - Embrittlement of Spent Fuel Claddings ‒ Results of Ring Compression Tests N2 - An established method for characterizing cladding material is the Ring Compression Test (RCT), where a small, cylindrical sample of the cladding tube is subjected to a compressive load. This test is a laboratory representation of a fuel rod load case and has shown a high susceptibility to failure under the occurrence of radial hydrides. Certain hydride morphologies and low temperature might even lead to brittle fracture at very small loads. The BAM research project BRUZL (Fracture mechanical analysis of spent fuel claddings during long-term dry interim storage) aims to study the results of quasi-static RCTs and to establish numerical models to gain an in-depth understanding of the stress state during such experiments. Using a fracture mechanical approach, cases of sudden failure during the RCT procedure are used to characterize the material behaviour and establish a failure criterion. As an integral part of the project BRUZL, quasi-static Ring Compression Tests have been performed to identify all experimental details, which might be helpful for numerical modelling. Unirradiated samples of the cladding material ZIRLO® have been subjected to hydrogen charging and a thermo-mechanical treatment for radial hydride reorientation. Sample preparation, testing procedures, and analysis results are presented. A numerical model has been established and an elastic-plastic material model was derived from as-received RCT samples by inverse finite element analyses. Cohesive zone modelling has been implemented to reproduce sudden load drops during RCT. The project is funded by the Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWi) under contract no. 1501561. T2 - 4th GRS Workshop on Safety of Extended Dry Storage of Spent Nuclear Fuel CY - Online meeting DA - 03.06.2020 KW - Ageing Management KW - Cladding Embrittlement KW - Extended Storage KW - Ring Compression Test KW - Spent Nuclear Fuel PY - 2020 AN - OPUS4-51988 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Stamm, Michael T1 - EvalTherm - Evaluation of passive Thermography for the inspection of wind turbine blades N2 - The EvalTherm project is presented. The concept of passive thermography on rotor blades as well as first results of field measurements are discussed. As this is an industry-related conference, the focus in this paper is on practical aspects that are of interest for industrial applications. T2 - AMI Wind Turbine Blade Manufacture conference 2021 CY - Cologne, Germany DA - 15.11.2021 KW - Windenergy KW - Thermography KW - Inspection KW - NDT PY - 2021 AN - OPUS4-53928 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Lay, Vera A1 - Buske, S. A1 - Townend, J. A1 - Kellett, R. A1 - Savage, M. A1 - Schmitt, D. R. A1 - Constantinou, A. A1 - Eccles, J. D. A1 - Gorman, A. A1 - Bertram, M. A1 - Hall, K. A1 - Lawton, D. A1 - Kofman, R. T1 - 3D Active Source Seismic Imaging of the Alpine Fault Zone and the Whataroa Glacial Valley in New Zealand N2 - The Alpine Fault zone in New Zealand marks a major transpressional plate boundary that is late in its typical earthquake cycle. Understanding the subsurface structures is crucial to understand the tectonic processes taking place. A unique seismic survey including 2D lines, a 3D array, and borehole recordings, has been performed in the Whataroa Valley and provides new insights into the Alpine Fault zone down to ∼2 km depth at the location of the Deep Fault Drilling Project (DFDP)-2 drill site. Seismic images are obtained by focusing prestack depth migration approaches. Despite the challenging conditions for seismic imaging within a sediment filled glacial valley and steeply dipping valley flanks, several structures related to the valley itself as well as the tectonic fault system are imaged. A set of several reflectors dipping 40°–56° to the southeast are identified in a ∼600 m wide zone that is interpreted to be the minimum extent of the damage zone. Different approaches image one distinct reflector dipping at ∼40°, which is interpreted to be the main Alpine Fault reflector located only ∼100 m beneath the maximum drilled depth of the DFDP-2B borehole. At shallower depths (z < 0.5 km), additional reflectors are identified as fault segments with generally steeper dips up to 56°. Additionally, a glacially over-deepened trough with nearly horizontally layered sediments and a major fault (z < 0.5 km) are identified 0.5–1 km south of the DFDP-2B borehole. Thus, a complex structural environment is seismically imaged and shows the complexity of the Alpine Fault at Whataroa. KW - Imaging KW - Signal processing KW - Seismic KW - Borehole KW - DAS PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-539163 DO - https://doi.org/10.1029/2021JB023013 VL - 126 IS - 12 SP - 1 EP - 21 PB - American Geophysical Union AN - OPUS4-53916 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 - CONF A1 - Asna Ashari, Parsa A1 - Blind, K. ED - Jakobs, K. T1 - An Analysis of the Three Knowledge and Technology Transfer Channels: Publications, Patents, Standards – The Case of Hydrogen Technology N2 - Climate change and the need to reduce greenhouse gas emissions pose tremendous challenges to policymakers, the economy, and society. In this context, the development of clean, low-emission technologies plays a crucial role in mitigating the negative impact of fossil fuels on the climate. Hydrogen is a promising energy carrier and fuel that, thanks to its versatility, can be used in many applications. However, the adoption of hydrogen technology requires sufficient trust in its safety. To proxy the development of hydrogen safety innovations, we provide an analysis along the three knowledge and technology transfer channels of publications, patents, and standards. Our results show that research on hydrogen safety has increased significantly in the last decades, with hydrogen safety patents experiencing a general upward trend between 1980 and 2020, just recently decreasing. However, an analysis of almost 100 international hydrogen and fuel cell standards shows only a small number of references to scientific publications. This apparently limited transfer of knowledge from publications points to the need to optimize the coordination of the three knowledge and technology transfer channels for the future development of hydrogen technology. Based on the exploration of this gap, we recommend that research on the three channels for hydrogen be intensified and that the impact of hydrogen safety technology research and development on their diffusion be investigated. T2 - 25th EURAS Annual Standardisation Conference – Standardisation and Innovation CY - Aachen, Germany DA - 05.09.2021 KW - Hydrogen KW - Fuel Cells KW - Knowledge and Technology Transfer KW - Publications KW - Patents KW - Standards KW - Safety PY - 2021 SN - 978-3-95886-421-4 SP - 1 EP - 20 CY - Mainz AN - OPUS4-53912 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pampel, Jonas T1 - Natrium- und Lithium-Metall-Batterien - Wie gefährlich sind sie wirklich N2 - Das Verhalten von Batteriezellen bei Beschädigung ist von hoher Bedeutung für die Einschätzung der Sicherheit bei Transport, Lagerung sowie Verwendung. Vor allem im Zusammenhang mit dem exponentiell wachsenden Sektor der Lithium-Batterien kam es in der Vergangenheit immer wieder zu kritischen Vorfällen. Hierbei haben Lithium-Metall-Batterien, welche elementares Lithium enthalten, den Ruf besonders gefährlich zu sein. Um dieses Thema bewerten zu können, werden im Vortrag die Unterschiede zwischen Lithium-Ionen- und Lithium-Metall-Batterien erläutert und experimentelle Studien des Verhaltens von aktuellen Systemen bei Schädigung verglichen. Darüber hinaus wird auf die Eigenschaften sowie das Sicherheitsverhalten von zukünftigen Lithium- bzw. Natrium-Batterien eingegangen. T2 - Fachkonferenz Lithiumbatterien - Logistik, Lagerung und Entsorgung CY - Online meeting DA - 26.01.2021 KW - Lithium-Batterien KW - Sicherheit KW - Thermisches Durchgehen KW - Natrium-Batterien PY - 2021 AN - OPUS4-54055 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Pampel, Jonas T1 - Neues aus der Welt der Lithiumbatterien: Jüngste Forschungsergebnisse und deren Auswirkungen auf die Beförderung und Lagerung N2 - Das Verhalten von Batteriezellen bei Beschädigung ist von hoher Bedeutung für die Einschätzung der Sicherheit bei Transport, Lagerung sowie Verwendung. Die Auswirkungen bei Schädigung hängen natürlich von der Art der Zelle, jedoch auch vom Ladezustand und der Schädigungsmethode ab. Im Vortrag werden die Schädigungsversuche von Einzelzellen sowie Propagationsversuche an der BAM für verschieden Ladezustände präsentiert. Des Weiteren werden die aktuellen Vorgaben/Empfehlungen bezüglich der Lagerung von Lithium-Batterien kurz dargestellt. Darüber hinaus werden die neusten Entwicklung bezüglich der Vorgaben für den Transports von Natrium-Ionen-Batterien vorgestellt und diskutiert. T2 - 18. Gefahrgut Technik Tage CY - Berlin, Germany DA - 18.11.2021 KW - Lithium-Batterien KW - Sicherheit KW - Thermisches Durchgehen KW - Batterie-Lagerung KW - Batterie-Transport PY - 2021 AN - OPUS4-54078 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Bloi, L. M. A1 - Hippauf, F. A1 - Boenke, T. A1 - Rauche, M. A1 - Paasch, S. A1 - Schutjajew, K. A1 - Pampel, Jonas A1 - Schwotzer, F. A1 - Dörfler, S. A1 - Althues, H. A1 - Oschatz, M. A1 - Brunner, E. A1 - Kaskel, S. T1 - Mechanistic insights into the reversible lithium storage in an open porous carbon via metal cluster formation in all solid-state batteries N2 - Porous carbons are promising anode materials for next generation lithium batteries due to their large lithium storage capacities. However, their highsloping capacity during lithiation and delithiation as well as capacity fading due to intense formation of solid electrolyte interphase (SEI) limit their gravimetric and volumetric energy densities. Herein we compare a microporous carbide-derived carbon material (MPC) as promising future anode for all solid-state batteries with a commercial high-performance hard carbon anode. The MPC obtains high and reversible lithiation capacities of 1000 mAh g−1carbon in half-cells exhibiting an extended plateau region near 0 V vs. Li/Li+ preferable for full-cell application. The well-defined microporosity of the MPC with a specific surface area of >1500 m2 g−1 combines well with the argyrodite-type electrolyte (Li6PS5Cl) suppressing extensive SEI formation to deliver high coulombic efficiencies. Preliminary full-cell measurements vs. nickel-rich NMC-cathodes (LiNi0.9Co0.05Mn0.05O2) provide a considerably improved average potential of 3.76 V leading to a projected energy density as high as 449 Wh kg−1 and reversible cycling for more than 60 cycles. 7Li Nuclear Magnetic Resonance spectroscopy was combined with ex-situ Small Angle X-ray Scattering to elucidate the storage mechanism of lithium inside the carbon matrix. The formation of extended quasi-metallic lithium clusters after electrochemical lithiation was revealed. KW - All solid-state battery KW - Microporous carbon KW - Lithium battery KW - Anode PY - 2022 DO - https://doi.org/10.1016/j.carbon.2021.11.061 SN - 0008-6223 VL - 188 SP - 325 EP - 335 PB - Elsevier Ltd. AN - OPUS4-54079 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Perk, M. A1 - Großwig, S. A1 - Pfeiffer, T. A1 - Rembe, M. A1 - den Hartogh, M. A1 - Weege, S. A1 - Krebber, Katerina A1 - Dijk, H. L. T1 - Faseroptische Leckage-Ortung zum Nachweis von Undichtheiten in Bohrlochkomplettierungen N2 - Im Rahmen der Integritätsbewertung einer zementierten 13 3/8" Rohrtour einer Sole-Produktionsbohrung wurden erstmals 2018 zeitgleich faseroptische Temperaturmessungen (DTS, Distributed Temperature Sensing) und faseroptische Akustikmessungen (DAS, Distributed Acoustic Sensing) durchgeführt und ausgewertet. Dazu wurde die Bohrung zeitweise mit Stickstoff bespannt und wieder entlastet. Durch die Bespannung der Bohrung mit Stickstoff in Kombination mit dem Herunterdrücken des Stickstoff-Sole-Spiegels unter den Rohrschuh der 13 3/8" Rohrtour, konnte Stickstoff aus der Kavernenbohrung durch eine Leckagestelle in die Zementation übertreten und dort ein Stickstoff-Reservoir bilden. Bei der anschließenden Stickstoffentlastung erfolgte der Wiederanstieg des Stickstoff-Sole-Spiegels deutlich schneller als die Entleerung des in der Zementation angelegten Stickstoff-Reservoirs. Der dadurch entstandene Druckgradient hatte zur Folge, dass an der Leckagestelle der Stickstoff aus der Zementation in die aufsteigende Sole in Form von Bläschen eingetreten und dort aufgestiegen ist. Dieser Übertritt der Stickstoffbläschen war sowohl mit der Entstehung eines akustischen Geräusches als auch mit einer Temperaturänderung verbunden, welche mit der DAS- und DTS-Technik nachgewiesen werden konnten. Um die Ergebnisse bzgl. ihres physikalischen Hintergrundes zu überprüfen und basierend auf einer mathematisch-physikalischen Grundlage eine nachvollziehbare Interpretation der Messergebnisse zu ermöglichen, wurde ein numerisches Simulationsmodell der gekoppelten Festkörper- und Druckakustik für die Bohrung aufgebaut. Das Modell berücksichtigt die Geologie und die Komplettierung der Kavernenbohrung. Nach Identifikation der Schallquelle konnte mit dem Modell die Ausbreitung des Schalldrucks in der Bohrung erfolgreich nachgestellt werden. Um dieses Verfahren einer simultanen DAS-DTS-Messung in eine feldtaugliche Version zu überführen, läuft seit November 2019 ein breit angelegtes und vom BMWi gefördertes ZIM-Kooperationsprojekt zwischen der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), der IAB Weimar gGmbH, der GESO GmbH & Co. Projekt KG, der DEEP.KBB GmbH sowie der Rembe Consulting PartG mbB. Durch die Messdatenkopplung und den Wegfall der bewegungsbedingten Nachteile einer Messsonde werden präzisere Ergebnisse zur Bewertung der Bohrlochintegrität erwartet. Das Ziel ist, mit Hilfe der noch zu entwickelnden einfachen und robusten Technik, quantitative Aussagen über die Zustände im verrohrten Bohrloch direkt am Messplatz treffen zu können, wobei ein Fokus auf Detektierung und Quantifizierung von Kleinstleckagen liegt. Im Rahmen dieses Forschungsprojektes kommt neben numerischen Berechnungen auch ein geplanter Bohrlochsimulator zum Einsatz, mit dem umfangreiche Untersuchungen zur Ermittlung der Grenzparameter und Detektionsschwellen durchgeführt werden sollen. T2 - DGMK/ÖGEW-Frühjahrstagung 2020 CY - Celle, Germany DA - 15.​04.​2020 KW - Kavernenspeicher KW - Verteilte faseroptische akustische Sensorik KW - Wasserstoffspeicher PY - 2020 UR - https://dgmk.egnyte.com/fl/k3KJMqKMSb#folder-link/ SN - 978-3-947716-04-3 SN - 1433-9013 N1 - Die DGMK/ÖGEW Frühjahrstagung 2020 wurde abgesagt, der Tagungsband aber trotzdem veröffentlicht. - The DGMK/ÖGEW Frühjahrstagung 2020 was cancelled, the proceedings were published nevertheless. VL - DGMK-Tagungsbericht 2020-1 SP - 106 EP - 121 PB - DGMK - Deutsche Wissenschaftliche Gesellschaft für Erdöl, Erdgas und Kohle CY - Hamburg AN - OPUS4-52159 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Hicke, Konstantin T1 - Fiber optic distributed acoustic and vibration sensing for condition monitoring of infrastructure and hazard monitoring applications N2 - Fiber optic Distributed Acoustic Sensing (DAS) is an emerging method for many different monitoring purposes, enabling a spatially and temporally resolved collection of acoustic and vibration information over many kilometers. DAS, thus being a "dynamic" sensing technique, allows for online condition monitoring and the detection and localization of threats or hazards in real time via characteristic acoustic/vibration states and their changes or via occurring anomalous signals, respectively. At BAM, we have employed this technology for a number of different applications of monitoring of large infrastructures, e.g., bridges, pipelines, submarine power cables or railway tracks. Currently, we are investigating the use of DAS for further innovative uses, which aim at facilitating the energy transition, enabling "smart" infrastructure and providing the basis for comprehensive hazard monitoring and warning systems, respectively. Our research fields include fiber optic borehole monitoring in the context of hydrogen storage caverns, traffic and road monitoring, using DAS for earthquake monitoring in urban areas for disaster management and long-term monitoring of large-scale subsidence caused by mining activities. Another new topic is structural health monitoring in concrete structures in the framework of the FSP Security. In this talk, we will first briefly present the basics and capabilities of DAS. Then, we will portray our previous and current works related to this technology and show some attractive results. Finally, we will discuss our upcoming projects on exciting new applications of DAS. T2 - Abteilungsseminar 8. CY - Online meeting DA - 24.02.2021 KW - Distributed fiber optic sensing KW - Distributed acoustic sensing KW - DAS KW - Infrastructure monitoring KW - Hazard monitoring PY - 2021 AN - OPUS4-52160 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bischoff, Tristan T1 - Heat storage testing method with realistic operating conditions N2 - Development of a new testing method for comparing efficient stratified heat storages. T2 - World sustainable energy days CY - Online meeting DA - 21.06.2021 KW - Heat storage KW - Stratification KW - Testing Methods KW - Exergy KW - Load profile PY - 2021 AN - OPUS4-52791 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghafafian, Carineh T1 - The effect of fiber orientation mismatch on scarf joint damage mechanisms under fatigue load N2 - Wind turbine rotor blades commonly fail before their projected 20-year lifespan largely due to defects that originate during manufacturing and are propagated by operational fatigue and environmental conditions. The cost-intensive replacement outcomes lead to a high loss of earnings, and are one of the inhibitors of wind turbine production. A potential repair alternative to restoring the mechanical properties of such lightweight fiber reinforced polymer (FRP) structures is to locally patch these areas with scarf joints. This type of repair allows for a smoother load distribution across the joint, and is favored especially on structures where minor aerodynamic contour changes are key. The effects of such repairs on the structural integrity, however, is still largely unknown. Building upon an understanding of the static load failure mechanism of GFRP scarf joints, presented at the ICCS23 Joint Event in 2020, the influence of the fiber orientation mismatch between parent and repair materials of 1:50 scarf joints on the failure mechanism of monolithic glass FRP specimens under cyclic fatigue load were examined in this study. Specimens with various layups were produced with the vacuum-assisted resin infusion (VARI) process using biaxial E-glass non-crimp fabric (NCF). The patch layers were then joined directly to the parent structure with the VARI using biaxial E-glass NCF with half the areal weight of the parent side to allow for better drapability. This mimics the soft-to-hard patch style utilized in wind turbine blade shell field repairs. The specimens were tested under uniaxial fatigue load, during which they were periodically monitored for damage onset. A comparison of the +45/-45° and 0/90° layups allowed for an understanding of the role of a highly mismatching fiber orientation in the transition zone between parent and patch material on the failure mechanism of the scarf joint. In addition to the tensile strength and stiffness property recovery assessment, a grayscale analysis using in-situ camera images determined the damage state leading to failure in each region across the scarf joint, which varied in the parent material versus scarf joint region, providing insight to the critical regions in this composite structure under cyclic loading. T2 - ICCS24 - 24th International Conference on Composite Structures CY - Online meeting DA - 14.06.2021 KW - Glass fiber reinforced polymers KW - Scarf repairs KW - Damage mechanisms PY - 2021 AN - OPUS4-52817 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Bresch, Sophie T1 - Entwicklung thermoelektrischer Multilayergeneratoren auf der Basis von Calciumcobaltit N2 - Thermoelectric generators can be used as energy harvesters for sensor applications. Multilayer thermoelectric generators (ML-TEGs) are a promising alternative to conventional π-type generators due to their high filling factor, high capability of automated production and the texturing potential during the production process. Calcium cobaltite is a promising thermoelectric oxide (p-type) with highly anisotropic properties. The following study shows the development of a textured unileg ML-TEG using ceramic multilayer technology. Tape-casting and pressure assisted sintering are applied to fabricate textured calcium cobaltite. Compared to conventional sintering, pressure assisted sintering increases the strength by the factor 10. Thermoelectric properties can be tuned either towards maximum power factor or towards maximum figure of merit depending on the pressure level. As electrical insulation material, a screen-printable glass-ceramic with high resistivity and adapted coefficient of thermal expansion is developed. From various commercial pastes a metallization with low contact resistance is chosen. The unileg ML-TEG is co-fired in one single step. The demonstrators reach 80% of the simulated output power and the power output is highly reproducible between the different demonstrators (99%). These results provide the first proof-of-concept for fabricating co-fired multilayer generators based on textured calcium cobaltite with high power factor, high density, and high strength. N2 - Thermoelektrische Generatoren können zum „Energy harvesting“ für den autarken Betrieb von bspw. Sensoren eingesetzt werden. Eine interessante Alternative zu den herkömmlichen π-Typ Generatoren sind auf Grund der höheren Leistungsdichte und der guten Automatisierbarkeit thermoelektrische Multilayergeneratoren. Calciumcobaltit ist ein vielsprechendes oxidisches Thermoelektrika (p-Typ) mit stark anisotropen Eigenschaften. Die hier vorgestellte Studie zeigt die Entwicklung von texturierten Unileg-Multilayer-Generatoren mittels keramischer Multilayertechnologie. Calciumcobaltit wird durch Foliengießen und druckunterstützte Sinterung texturiert. Im Vergleich zur konventionellen Sinterung verbessert sich die Festigkeit um den Faktor 10. Die thermoelektrischen Eigenschaften können je nach verwendetem Druckniveau hinsichtlich maximalem Power Factor oder hinsichtlich maximalem Gütefaktor optimiert werden. Ein Glaskeramikkomposit wird als Isolationsmaterial mit hohem Volumenwiderstand und angepasstem Wärmeausdehnungskoeffizienten entwickelt. Der Unileg-Multilayer-Generator wird in einem Schritt co-gesintert. Die hergestellten Demonstratoren erreichen 80% der simulierten Output-Leistung. Diese Ergebnisse stellen den ersten Machbarkeitsnachweis für die Herstellung von co-gesinterten Multilayer-Generatoren aus texturiertem Calciumcobaltit mit hohem Power Factor und hoher Festigkeit dar. T2 - Seminar des Lehrstuhls für Funktionsmaterialien, Universität Bayreuth CY - Online meeting DA - 18.06.2021 KW - Thermoelektrischer Generator KW - Multilayertechnik KW - Energy harvesting PY - 2021 AN - OPUS4-52834 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Babutzka, Martin T1 - Investigation of the salinization in marine and offshore environment - test methods and challenges N2 - Salinization and contamination of metal surfaces by chloride-containing aerosols is of great importance with regard to corrosion phenomena in the maritime sector and in offshore applications. The evaluation of the scientific literature and regulatory guidelines has shown that there are still many open questions regarding the contamination of metal surfaces by chlorides. This contribution will discuss how salinization of metal surfaces is evaluated and monitored according to current standards and guidelines. T2 - 3rd Task Group Meeting TC124 WG4-TC 250 SC5 Task Group Corrosion CY - Online Meeting DA - 19.05.2021 KW - Maritime atmosphere KW - Salinization KW - Corrosion PY - 2021 AN - OPUS4-52677 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Kraus, David A1 - Trappe, Volker T1 - Transverse damage in glass fiber reinforced polymer under thermo-mechanical loading N2 - In this study, the thermomechanical damage behavior of a glass fiber reinforced polymer material is investigated. The coefficients of thermal expansion of the composite as well as the matrix are measured in a wide temperature range. Quasi-static experiments with neat resin, unidirectional and multidirectional laminates are performed as well as fatigue experiments in a temperature range from 213 K to 343 K. This study focusses on the matrix damage due to fiber-parallel loading. A correlation between matrix effort, the dilatational strain energy of the matrix and the damage state of the specimen is demonstrated. It is shown that a fatigue life assessment can be performed with the aid of a temperature-independent master fatigue curve. KW - Composite KW - Glass fiber reinforced polymer KW - Thermo-mechanics KW - Fatigue KW - Damage KW - Temperature PY - 2021 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-527462 DO - https://doi.org/10.1016/j.jcomc.2021.100147 SN - 2666-6820 VL - 5 SP - 100147 PB - Elsevier B.V. AN - OPUS4-52746 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Ghafafian, Carineh T1 - Restoring lightweight strength - Effect of localized repairs on the mechanical properties of composites sandwich structures N2 - As a type of high-performance composite material, glass-fiber reinforced plastics (GFRP) are favored for the construction of wind turbine rotor blades due to their high specific strength and stiffness properties (Grasse et al, 2010). During the blade manufacturing process, however, imperfections are often introduced, then further propagated due to harsh environmental conditions and a variety of loads (Caminero et al, 2013; Trappe et al, 2018). This leads to failure significantly before their designed lifespan. Since replacement of entire blades can be a costly potential outcome, localized repairs of the damaged region to restore structural integrity and thus lengthen its lifespan can executed in the field by technicians accessing the blades directly by suspended roping. These methods involve replacing the lost load path with a new material that is joined to the parent structure. In recent years, considerable studies have been conducted to investigate the influence of different repair parameters on the stress distribution, ultimate strength, impact behavior, and residual stresses of bonded repaired structures [Caminero et al, 2013; Trappe et al, 2018; Shufeng et al, 2014; Harman and Rider, 2011; Ahn and Springer, 2000; Lekou and Vionis, 2002). However, there currently do not exist any standardized repair procedures for wind turbine rotor blades. Namely, there is a lack of understanding about the effects of the layup of various repair methods, especially on the damage mechanism and fatigue life of the shells of rotor blades (Caminero et al, 2013; Trappe et al, 2018). This work therefore aims to begin to enrich this knowledge gap by testing the influence of different variables among repair patches on the mechanical properties of sandwich composite structures. Manufactured with the vacuum-assisted resin infusion (VARI) process, the test specimens are produced as a GFRP structure to represent the outer shell portion of a wind turbine blade, then repaired with a scarf joint. Scarf repairs are favored as the most efficient of the common structural joints, as the removal of the damaged area with angled walls leads to a nearly uniform shear stress distribution along the bond surface and no eccentricity in the load distribution (Caminero et al, 2013; Lekou and Vionis, 2002; Siener, 1992). The performance of specific layup methods of repair patches, namely a large-to-small versus small-to-large scheme of repair layers, is studied with static and load-controlled fatigue testing, then compared to pristine test specimens as well as to each other in terms of mechanical property restoration. The transition layer between repair and parent material is especially of interest in the performance of the structure. Damage onset, crack development and eventual failure are monitored in-situ with non-destructive testing methods, including thermography with an infrared camera system and a 3D deformation analysis system, to develop a more robust understanding of the effects of these repair concept variables on wind turbine blade shell structures. T2 - Wind Energy Science Conference CY - Online Meeting DA - 25.05.2021 KW - Glass fiber reinforced polymers KW - Wind turbine blade shell structures KW - Scarf joint repair PY - 2021 AN - OPUS4-52687 LA - eng 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 -