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Organisationseinheit der BAM
- S Qualitätsinfrastruktur (25)
- S.2 Digitalisierung der Qualitätsinfrastruktur (24)
- 7 Bauwerkssicherheit (22)
- 4 Material und Umwelt (19)
- 6 Materialchemie (17)
- 7.6 Korrosion und Korrosionsschutz (12)
- 9 Komponentensicherheit (12)
- 4.3 Schadstofftransfer und Umwelttechnologien (10)
- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (9)
- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (8)
The report addresses the experimental characterisation, thermo-mechanical modelling and performance of unirradiated and irradiated samples of spent nuclear fuel rod segments and cladding. Hydrogen is relocated in nuclear fuel claddings by diffusion along temperature, stress, and concentration gradients, and towards a liner if existent. The precipitation of hydrides during cool-down at the beginning of the storage is influenced by mechanical stress. A strong accumulation of hydrides and a disadvantageous hydride alignment in relation to the stress state can affect the mechanical properties and compromise the fuel cladding integrity. Neutron radiography is used to determine spatially resolved hydrogen and hydride distributions in claddings. A liner in duplex claddings attracts hydrogen, which will then no longer be available to form detrimental hydrides in the bulk part of the cladding. Individual three-point bending and gravitational impact tests on filled pressurised spent nuclear fuel rod segments were conducted in hot-cell facilities. The material behaviour under three-point bending in the presence of hydrides and at different temperatures was systematically investigated in quasi-static laboratory tests on unirradiated rod segments with and without surrogate pellets until rupture. Ring compression tests were carried out on irradiated and unirradiated samples at different temperatures and both with and without radial hydrides. With radial hydrides, brittle failure is possible even at low deformation and simultaneously low temperature. Crack initiation will occur on the radial hydride with the highest fracture mechanics load, which depends on the hydride size in the regions with the highest hoop stresses. Due to the high hydrogen content used in creep tests conducted, precipitation hardening of the hydrides in the zirconium alloy significantly reduces the creep rate, as it strengthens the material and inhibits the dislocation sliding. The use of finite element analyses on mechanical tests to determine the cladding properties using a numerical optimisation method based on a large number of automatically generated sensitivity calculations is demonstrated. The brittle fracture of cladding samples with radial hydrides in the ring compression test can be described with a cohesive zone model if the cohesive parameters are selected appropriately and the hydride morphology is specified. Progress was made in the verification, validation and enhancement of spent fuel performance codes by the compilation of a representative validation database (related to rod internal pressure, fission gas release, rod void volume, and in-clad hydrogen distribution), the enhancement of CIEMAT’s FRAPCON-xt code for rod internal pressure prediction at high burnup, the enhancement of CIEMAT’s in-clad hydrogen performance subroutine HYDCLAD with more phenomenological modelling, the extension of INL’s BISON code with a cladding creep law for dry storage, and a benchmark with FRAPCON-xt and BISON simulating in-reactor and dry storage scenarios.
Technology selection is an important part of the planning process when setting
up a waste management programme. This continues to be crucial during
implementation of the programme to evaluate if suitable technologies are being
implemented. This Domain Insight document provides guidance on the assessment
and selection of potential technologies for implementation during the pre-disposal
phase of the waste management lifecycle, considering factors such as cost-benefit ratio and availability (EURAD Pre-disposal theme overview, domain 2.1.3, Technology Selection), as a part of the sub-theme “Planning pre-disposal
management of radioactive waste in close cooperation with waste generators”
(Planning) and, on the broader theme 2 “Pre-disposal Activities prior to geological disposal” (Pre-disposal).
In the planning process for a waste management programme, it is critical for the waste owner to assess the feasibility of technologies for processing, storage, and monitoring, taking economic constraints into account and considering subsequent stages in the waste management lifecycle, including final disposal. In addition, technology selection must be based on the waste inventory that has been generated, planned waste stream composition and the evolution of resulting waste packages in storages. The accuracy, effectiveness and efficiency of the technologies deployed in a facility require periodic review and update, as needed, throughout the lifetime of the facility.
Die Beschaffung und Verarbeitung von Werkstoffen für hochbelastete Komponenten sind meist kostenintensiv. Bestrebungen zur Kosten- und Ressourceneffizienz führen zu komplexeren Strukturen bzw. Konturen, sodass additive Fertigungsschritte zur Bauteilreparatur und -fertigung deutliche ökonomische Vorteile bieten. Hierfür sind additive und abtragende Fertigungsschritte komplementär und gezielt aufeinander abzustimmen, um beanspruchungsgerechte Funktionsflächen herzustellen. Hinsichtlich Inhomogenität und Anisotropie der Gefüge und Eigenschaften sowie fertigungsbedingter Beanspruchungen sind für den wirtschaftlichen Einsatz bei KMU, gerade für drahtbasierte Fertigungsverfahren und Wechselwirkungen nachfolgender Zerspanung dieser schwer spanbaren Werkstoffe noch viele Kenntnisse notwendig. Deshalb sind Untersuchungen zu diesen Einflüssen und Wechselwirkungen unter Nutzung innovativer Ansätze durchgeführt worden. Mit typischen kostenintensiven Ni- und Co-Cr-Legierungen wurden additive Bauteile, Auftrag- und Reparaturschweißungen hergestellt und Schweißzusätze für das PTA-Verfahren modifiziert, um die Erstarrungsmorphologie und das Eigenschaftsprofil zu optimieren. Die Übertragung auf MSG-Verfahren sicherte einen breiten industriellen Einsatz für hohe Auftragraten ab. Dies geschah mithilfe von modifizierten Fülldrähten sowie beschichteten Massivdrähten. Die wirtschaftliche spanende Bearbeitbarkeit wurde mit Zerspanbarkeitsanalysen für Schlichtfräsen und vergleichend für ultraschallunterstütze Fräsprozesse sichergestellt. Instrumentierte Experimente und Werkstoffanalytik hinsichtlich der Einflüsse auf Schmelzbad, Gefüge und Ausscheidungen sowie auf Randzoneneigenschaften und Eigenspannungen ermöglichten umfassende Erkenntnisse zur kombinierten additiven und abtragenden Fertigung. Dabei hat sich herausgestellt, dass eine Modifikation der Schweißzusatzwerkstoffe eine Homogenisierung der Mikrostruktur bedingt, welche wiederum den Zerspanprozess stabilisiert und letztendlich zu reduzierten Zerspankräften führt. Ferner wurde festgestellt, dass der ultraschallunterstützte Fräsprozess im Vergleich zum konventionellen Fräsprozess eine signifikante Reduzierung der Zerspankraft sowie eine höhere Oberflächenintegrität bedingt. Insbesondere die Induzierung oberflächennaher Druckeigenspannungen ist dabei hervorzuheben. Durch Bauteilversuche und -prüfungen, erfolgreiche Übertragbarkeitsstudien weiterer innovativer Werkstoffe verbunden mit Handlungsempfehlungen und der Zusammenarbeit mit den jeweiligen Normungsgremien, profitieren KMU von einer hochwirtschaftlichen Herstellung und Reparatur kostenintensiver Komponenten.
Nichtrostende Stähle sind in Tunnelbauwerken weitverbreitete Werkstoffe, die für Konstruktionsteile verschiedenster Art häufig verwendet werden. Von einfachen Hilfsbauteilen wie Kabelkanälen bis hin zu komplexen Konstruktionen von Schilderbrücken. Tunnel sind aus Sicht des Korrosionsschutzes sehr speziell und zählen in Mitteleuropa zu den korrosivsten atmosphärischen Umgebungsbedingungen. Grund hierfür ist die Kombination aus hoher Feuchtigkeit, Abgasen der Fahrzeuge (SO2, NOx) und dem winterlichen Streusalzeinsatz (Cl-). Die daraus entstehen-den feuchten Oberflächenfilme sind hochchloridhaltig und weisen durch Reaktionen mit Schwefeldioxid sehr niedrige pH-Werte auf. Durch die in Tunnelbauwerken gleichzeitige fehlende Abwaschung der Oberflächenfilme durch Regenereignisse können sich die Verunreinigungen an vielen Ausstattungsteilen über die Einsatzzeit aufkonzentrieren. Für metallene Bauteile und insbesondere auch für nichtrostende Stähle ist dadurch eine hohe Korrosionsbeanspruchung vorhanden, die bei der Werkstoffauswahl bzw. beim Korrosionsschutz zu berücksichtigen ist. Aufgrund der Gefahr für das Auftreten Spannungsrisskorrosion bei einigen nichtrostenden Stahlsorten in Tunnelatmosphären, sind Regeln für die Werkstoffauswahl in Tunneln aufgestellt worden, die seit vielen Jahrzehnten gültig sind. Diese Regeln waren bis 2015 national in der allgemeinen bauaufsichtlichen Zulassung Z-30.3-6 für nichtrostende Stähle festgehalten und werden seit 2015 im europäische Regelwerk DIN EN 1993 1 4 (Eurocode 3) verbindlich genormt. In den ZTV-ING für den Straßenbau wird in Abschnitt 4 auf diese Regelwerke Bezug genommen.
Die Entwicklungen des nichtrostenden Stahlmarktes in den letzten Jahren, insbesondere für den Bausektor, gehen hin zu den Duplexstählen, da diese aufgrund ihres legierungsspezifisch abgesenkten Nickelgehaltes häufig kostengünstiger als die vergleichbaren Austenite sind. Neben vorteilhaften mechanisch-technologischen Eigenschaften, wie zum Beispiel höhere Festigkeiten, weisen sie zudem auch ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeiten auf. Hierzu wurden zahlreiche Studien und Forschungsarbeiten durchgeführt, die diese Vorteile bekräftigen konnten. In Tunnelanwendungen sind Duplexstähle bislang wenig untersucht und deren Korrosionsverhalten kann in dieser speziellen Atmosphäre daher nur bedingt eingeschätzt werden.
Das Forschungsprojekt soll diese Erkenntnislücke schließen und durch eine breit angelegte Parameterstudie Duplexstähle für Tunnelanwendungen qualifizieren. Dafür wurden die Korrosionsbedingungen in den Tunneln umfassend untersucht, die Korrosivität der Tunnelatmosphäre anhand normativer Regelwerke beschrieben und dem Korrosionszustand der Prüfkörper aus nichtrostenden Stählen gegenübergestellt.
Validated and standardized methods in microplastic analysis are indispensable for robust monitoring and regulation. Alongside also reference materials are urgently needed. An interlaboratory comparison (ILC) offers a powerful tool to address both these challenges. The present study aimed to compare the precision and accuracy of various methods for the detection and quantification of microplastic in a water-soluble matrix. Additionally, it evaluated the suitability of the test materials (containing environmentally relevant plastic polymers) to serve as reference materials for the microplastic analysis.
In this ILC several most used thermo-analytical and spectroscopic methods have been addressed: Pyrolysis-Gas Chromatography Mass Spectrometry (Py-GC/MS), Thermal Extraction-Desorption Gas Chromatography Mass Spectrometry (TED-GC/MS), micro-Fourier Transform Infrared Spectroscopy (µ-FTIR), and micro-Raman Spectroscopy and Laser Direct Infrared Spectroscopy (LDIR). Microplastic powders of polyethylene (PE) and polyethylene terephthalate (PET) were used to assess suitability of the test materials (microplastic tablets) for method validation and use in the ILCs. The participants were guided with a SOP how to dissolve the test samples and, depending on their selected method, either quantify the number of particles (by the spectroscopic methods) or determine the mass fraction of microplastic particles per sample (by the thermo-analytical methods).
Es wurde untersucht, ob und unter welchen Bedingungen sich Kurzfasern aus Hanf heimischer Produktion für die Erzeugung einer Faser-Antifoulingbeschichtung auf Schiffsrümpfen sowie für die Beflockung anderer technischer Oberflächen verwenden lassen.
Das Grundprinzip der Beflockungstechnik besteht darin, Kurzfasern im Längenbereich zwischen 0.5 und 15 mm in einem elektrischen Feld auf eine frisch mit einem Lack oder Kleber beschichtete ebene oder profilierte bzw. gekrümmte Oberfläche aufzubringen und dort bevorzugt senkrecht zu verankern. Auf diese Weise entsteht ein dichter, die Oberfläche vollständig bedeckender Faserflor. Als Flockfasermaterial finden bisher vorwiegend Polyamid (Nylon, Perlon), Viskose, Polyester sowie Baumwolle als nachwachsende Faser Verwendung. Nach der Herstellung unterscheidet man Schnitt- und Mahlflockfasern. Beflockungsmaschinen größerer Leistungsfähigkeit sind in der Regel keine mobilen Aggregate, sondern stationäre, für einen bestimmten Anwendungszweck spezialisierte Aufbauten, auf denen z.B. Gehäuse, PKW-Innenausbauteile, Profile, Bezugsstoffe und andere Textilien beschichtet werden.
Die Besonderheit dieses Vorhabens liegt einerseits in der Verwendung einer neuen Faserart - Hanfkurzfasern - für Beflockungszwecke und andererseits in der Notwendigkeit ein eher mobiles Beflockungsaggregat zu entwickeln, um die Beflockung von Schiffsrümpfen und anderen größeren Objekten prinzipiell zu ermöglichen.
This report contains detailed information on the preparation of the reference material as well as on homogeneity and stability investigations of the property of interest, the equivalent particle diameter, and on the analytical methods to determine the additional properties. The values for particle size distribution are based on the results from laser diffraction measurements of 3 different devices with at least 3 replicate measurements of 4 randomly chosen units of the reference material P206.
This working paper summarises the current state of knowledge and research on the application of sensors in road pavements, designed to record input quantities and characteristics for structural assessment. In this working paper, sensors generally refer to technical equipment that can used to record the values of physical quantities and display them for interpretation.
The working paper deals with every type of sensor that is permanently connected to the road, i.e. sensors that are installed – in the bound and unbound courses of the superstructure as well as in the sub-base/sub-structure, – next to or above the road (for example on masts) and can contribute to structural recording and its subsequent assessment. This can also include sensors that are primarily used for a different purpose (e.g. traffic control). However, this working paper only describes the application of sensors that are installed primarily for other purposes for the sake of completeness; special publications (e.g. Notes on detection technologies in road traffic) are available for the respective installation situations.
Der Abschlussbericht stellt die wesentlichen Arbeitsschritte und Ergebnisse des Teilvorhabens der BAM im BMBF-Vorhaben SEE-2L vor. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde auf dem Testgelände Technische Sicherheit (BAM TTS) ein Großversuchsstand für das thermische Durchgehen von Lithium-Batterien auf Modul- und Batterieebene entwickelt und aufgebaut. Im Zuge des Projektes konnte eine erste Versuchsserie zu den Auswirkungen des thermischen Durchgehens von Batteriemodulen durchgeführt werden. Der Abschlussbericht umfasst zwei Teile, im Teil I den Kurzbricht und im Teil II die eingehende Darstellung.
Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass die Setzmaschinentechnik eine geeignete Methode ist, um Brechsande aus gemischten Bauabfällen aufzubereiten. Die Trennung des Materials in zwei Stoffströme unterschiedlicher Dichte hat sich mit einer Absenkung um 56% besonders effizient in der Reduzierung von PAK Belastungen im Feststoff erwiesen. Auch die Sulfatlast im Produktstrom wurde durch den Prozess im Vergleich zum Aufgabegut um 29% gesenkt. Neben der Erhöhung des Median Partikeldurchmessers durch Klassierungseffekte, ist die Herabsetzung verschiedener Eluatparameter ebenfalls positiv zu bewerten. Dies bezieht sich zum einen auf die elektrische Leitfähigkeit, die nach EBV von RC-3 auf RC-1 aufgewertet wurde und zum anderen auf die Chromkonzentration, die von RC-2 auf die Stufe RC-1 angehoben wurde. Die vorliegenden Aufbereitungsergebnisse erlaubten jedoch nicht eine Gesamteinordnung des Materials als Ersatzbaustoff oberhalb der Klasse RC-3. Hierzu ist eine weitere Absenkung der Eluatwerte für Sulfat um 25% von RC-3 (1325 mg L-1) auf RC-2 (< 1000 mg L-1) und des PAK-15 Wertes um 4% von RC-3 (8.3 µg L-1) auf RC-2 (< 8.0 µg L-1) erforderlich. Eine detaillierte Optimierung der Prozessparameter der Setzmaschinentechnik könnten diesen Spielraum ermöglichen.