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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.
Dual purpose casks for the transportation and storage of spent nuclear fuel and other radioactive materials require very high leak-tightness of lid closure Systems under accident conditions as well as in the long-term to prevent activity release. For that purpose metal seals of specific types with an inner helical spring and outer metal liners are widely used and have shown their excellent performance if certain quality assurance requirements for fabrication and assembling are satisfied. Well defined surface roughness, clean and dry inert conditions are therefore essential. No seal failure in a loaded cask happened under these conditions until today.
Nevertheless, the considered and licensed Operation period is limited and all safety assessments have been performed and approved for this period of time which is 40 years in Germany so far. But in the meantime longer storage periods might be necessary for the future and therefore additional material data will be required. BAM is involved in the qualification and evaluation procedures of those seals from the early beginning. Because long-term tests are always time consuming BAM has early decided to perform additional tests with specific test seal configurations to gain a better understanding of the long-term behavior with regard to seal pressure force, leakage rate and useable resilience which is safety relevant mainly in case of accidental mechanical loads inside a storage facility or during a subsequent transport. Main test parameters are the material of the outer seal jacket (silver or aluminum) and the temperature. This paper presents the BAM test program including an innovative test mock-up and most recent test results. Based on these data extrapolation models to extended time periods are discussed, and also future plans to continue tests and to investigate seal behavior for additional test parameters are explained.
Dual purpose casks for the transportation and storage of spent nuclear fuel and other radioactive materials require very high leak tightness of lid closure systems under accident conditions as well as in the long term to prevent activity release. For that purpose metal seals of specific types with an inner helical spring and outer metal liners are widely used and have shown their excellent performance if certain quality assurance requirements for fabrication and assembling are satisfied. Well defined surface roughness, clean and dry inert conditions are therefore essential. No seal failure in a loaded cask happened under these conditions until today. Nevertheless, the considered and licensed operation period is limited and all safety assessments have been performed and approved for this period of time which is 40 years in Germany so far. However, in the meantime longer storage periods might be necessary for the future and therefore additional material data will be required. BAM is involved in the qualification and evaluation procedures of those seals from the early beginning. Because long term tests are always time consuming BAM has early decided to perform additional tests with specific test seal configurations to gain a better understanding of the long term behaviour with regard to seal pressure force, leakage rate and useable resilience which is safety relevant mainly in case of accidental mechanical loads inside a storage facility or during a subsequent transport. Main test parameters are the material of the outer seal jacket (silver or aluminium) and the temperature. This paper presents the BAM test program including an innovative test mock-up and most recent test results. Based on these data extrapolation models to extended time periods are discussed, and also future plans to continue tests and to investigate seal behaviour for additional test parameters are explained.
Testing and numerical simulation of elastomeric seals under consideration of time dependent effects
(2016)
Due to delays in the siting procedure to establish a deep geological repository for spent nuclear fuel and high level waste and in construction of the already licensed Konrad repository for low and intermediate level waste, extended periods of interim storage will become more relevant in Germany. BAM is involved in most of the cask licensing procedures and is responsible for the evaluation of cask-related long-term safety issues. Elastomeric seals are widely used as barrier seals for containers for low and intermediate level radioactive waste. In addition they are also used as auxiliary seals in spent fuel storage and transportation casks (dual purpose casks (DPC)).
To address the complex requirements resulting from the described applications, BAM has initiated several test programs for investigating the behavior of elastomeric seals. These include experiments concerning the hyperelastic and viscoelastic behavior at different temperatures and strain rates, the low temperature performance down to -40°C, the influence of gamma irradiation and the aging behavior.
The first part of the paper gives an overview of these tests, their relevant results and their possible impact on BAM’s work as a consultant in the framework of approval and licensing procedures.
The second part presents an approach of the development of a finite element model using the finite element code ABAQUS®. The long-term goal is to simulate the complex elastomeric behavior in a complete lid closure system under specific operation and accident conditions.
Due to delays in the siting procedure to establish a deep geological repository for spent nuclear fuel and high level radioactive waste as well as in construction of the already licensed Konrad repository for low and intermediate level radioactive waste, extended periods of interim storage become more relevant in Germany. BAM is involved in most of the cask licensing procedures and especially responsible for the evaluation of cask-related long-term safety issues.
The long-term performance of elastomer seals for lid systems of transport and storage casks, whether used as auxiliary seals in spent fuel casks or as primary seals for low and intermediate level waste packages, is an important issue in this context. The polymeric structure of these seals causes a complex mechanical behavior with time-dependent sealing force reduction.
The results of a comprehensive purpose-designed test program consisting of basic compression and tension tests as well as relaxation tests on unaged specimens of representative types of elastomers (fluorocarbon rubber (FKM) and ethylene propylene diene rubber (EPDM)) at different temperatures and strain rates are presented. They were used to identify the constitutive behavior and to obtain parameters for finite element material models provided by the computer code ABAQUS®. After estimating the influence of uncertainties such as Poisson’s ratio and friction coefficient by sensitivity analyses, the chosen parameters had to prove their suitability for the finite element simulation of the specimen tests themselves.
Based on this preliminary work the simulation of a specific laboratory test configuration containing a typical elastomer seal with circular cross section is presented. The chosen finite element material model and the implemented parameters had to show that they are able to represent not only the specimen behavior under predominantly uniaxial load but also the more complex stress states in real components. Deviations between the measured and calculated results are pointed out and discussed.
For the consideration of long-term effects in the simulation of elastomer behavior, test results of aged specimens are needed. First information about a new test program, started recently and planned to provide these data, are given.
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.
Abgeleitet aus den in Teil 3 der „Systemanalyse Konrad“ [1] 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“ [2], 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“ [3]: „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“ [4], [5] 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 [6] 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.
Beginning in 1976 the former iron ore mine Konrad was geologically investigated concerning its suitability as a location for a German final repository for low and intermediate level waste. After a comprehensive licensing procedure it was approved and is now being prepared and equipped for the planned start of storage in 2027. At the end of the 1980s, the requirements for waste containers for storage in this repository were defined for the first time on the basis of an incident analysis of the on-site handling procedures, beginning with the unloading of the packages after the arrival at the site up to the final positioning in the underground storage galleries. A 5-meter drop onto the rock ground of the mine was identified as the covering case for high mechanical requirements (ABK II container class). In contrast to the 9-meter drop according to the IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Material, the 5-meter drop is performed onto a hard but not essentially unyielding target. The container is typically not protected by an impact limiter. The requirements for a potential test facility are described in the regulations for the Konrad repository. The mechanical strength of the target is defined as a concrete strength equivalent to the identified properties of the rock ground of the mine.
Since 1991 BAM has consistently used precast reinforced concrete slabs as target for drop tests in the framework of licensing procedures as well as in research projects. While the original design fulfilled the requirement for the integrity of the concrete slab in most cases, it failed when drop tests onto an edge of a container were performed. A redesigned concrete slab developed in a research project and suggested as a reference target in 2009 has been successfully used in Konrad licensing procedures since then.
The paper gives a brief overview of the historical development and it describes BAM’s efforts and approaches to continuously guarantee a concrete slab of defined quality and to provide a test setup for valid drop tests from the applicants and the authorities view.
Due to delays in the site-selection procedure to establish a deep geological repository for spent nuclear fuel and high level waste and in construction of the already licensed Konrad-repository for low and intermediate level waste without heat generation, extended periods of interim storage become more relevant in Germany. BAM is involved in most of the cask licensing procedures and especially responsible for the evaluation of cask-related long-term safety issues.
The long-term performance of elastomer seals for lid Systems of transport and storage casks whether used as auxiliary seals in spent fuel caslcs or as primary seals for low and intermediate level waste packages is an important issue in this context (Jaunich, 2013; Jaunich, 2014; Kömmling, 2015). The polymeric structure of these seals causes a complex mechanical behaviour with time-dependent elasticity reduction and loss of elastic recovery.
The paper presents first results of a comprehensive test Programme consisting of several static and dynamic mechanical short- and long-term tests which have been carried out at BAM on specimens made of representative types of elastomers, fluorocarbon rubber (FKM) and ethylene propylene diene rubber (EPDM). The investigation of the test results used to identify material models and their Parameters as well as the development of two finite element models for the numerical Simulation of tension and compression tests using the finite element code ABAQUS® are described. The calculation results are presented in comparison to the test results. The influence of important material and test parameters was investigated and discussed in sensitivity analyses.
Existing spent nuclear fuel (SF) and high active waste (HAW) management policies and practices worldwide are the result of past presumptions that sufficient reprocessing and/or disposal capacity would be available in the near term. Consequently, in the past many countries have developed specific solutions for different periods of time due to their individual national nuclear policies.
In Germany the concept of dry interim storage in dual purpose metal casks before disposal is being pursued for SF and HAW management and transport and storage licenses have been issued accordingly. The current operation licenses for existing storage facilities have been granted for a storage period of up to 40 years. This concept has demonstrated its suitability for over 20 years so far. Relevant safety requirements have been assessed for the short-term as well as for the long-term for site-specific operational and accidental storage conditions. But in the meantime significant delays in the national repository siting procedure occurred which will make extended storage periods necessary in the future.
Mechanical drop test scenarios for Type B (U) packages according to the IAEA regulations have to be carried out onto the so-called “unyielding target” (usually with cask impact limiters) and onto the puncture bar respectively. They are predefined and do not require any further investigation of scenarios that really could happen on transportation routes. Cask accident scenarios in the framework of approval procedures for interim storage sites are derived from a detailed analysis of the handling procedures necessary from arrival of cask at the site to its storing position.
In that case, casks are usually handled without impact limiters. Dependent on possible drop heights, drop positions and floor properties, conservative cask accident scenarios are derived for further safety proofs.
According to the mechanical assessment concept of the considered approval procedure numerical calculations have to be provided by the applicant to demonstrate mechanical cask safety. Stresses and strains in the cask body as well as in the lid System have to be identified and assessed. Using the example of a 3-mvertical-drop of a transport and storage cask for spent fuel elements onto the floor construction made of damping concrete covered by screed, BAM developed a finite element model. The finite element code ABAQUS/Explicit™ was used. Results of experimental investigations are not available. Therefore parameter studies are necessary to identify the sensitivity of the finite element model to significant Parameters and to verify the finite element models according to the requirements of the Guidelines for the Numerical Safety Analyses for the Approval of Transport and Storage Casks for Radioactive Materials (BAM GGR-008).
The paper describes the modeling of the material behavior and attachment of bottom side cask components. Questions concerning the modeling of a crack length limiting reinforcement in the screed layer are discussed. The influence of the mesh density of the screed layer and its strength is considered as well. Finally, the developed finite element model can be used for a numerical safety assessment. It can help to understand the complex mechanisms of the interaction between the cask components and floor construction.
Ziel der im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durchgeführten Untersuchungen war der Nachweis der sicheren Auslegung von Transport- und Lagerbehältern radioaktiver Stoffe aus Gußeisen mit Kugelgraphit auch unter bruchmechanischen Gesichtspunkten. Das bisher im nationalen Rahmen für die Bauartprüfung derartiger sogenannter Typ B-Verpackungen (d.h. unfallsicherer Verpackungen) von der BAM angewandte Begutachtungskonzept basiert im wesentlichen auf experimentellen Festigkeitsnachweisen an Prototypbehältern mit entsprechend daraus abgeleiteten Anforderungen an die qualitätsgerechte Herstellung der Serienbehälter. Die Anforderungen an die Werkstoffqualität und die zerstörungsfreien Prüfungen (insbesondere Nachweis von Rissen durch Ultraschallprüfungen) werden so gewählt, daß ein gesonderter bruchmechanischer Nachweis nicht erforderlich ist. Dieses Begutachtungskonzept ist jedoch unmittelbar mit der Bedingung verknüpft, daß die maximale in der Behälterstruktur auftretende Nennzugspannung etwa 50 % der Werkstoff-Streckgrenze nicht überschreitet. Da dies u.U. eine erhebliche Einschränkung für bestimmte Behälterbauarten bedeuten kann, wird das Begutachtungskonzept derzeit um einen bruchmechanischen Festigkeitsnachweis erweitert, der weitgehend werkstoffunabhängig auch für Gußeisen mit Kugelgraphit anwendbar ist. Die Bereitstellung der dafür erforderlichen grundlegenden Erkenntnisse wurde unter direkter Mitwirkung der BAM auch im Rahmen dieses Forschungsvorhabens auf internationaler Ebene durchgeführt. Die Ergebnisse sind in einem "Technical Dokument (TECDOC)" der Internationalen Atomenergie-Behörde (IAEA) niedergelegt, welches diesem Fachband als Anlage beigefügt ist.
In Germany the concept of dry interim storage of spent fuel and vitrified high active waste in dual purpose metal casks is implemented (currently for periods of up to 40 years). The casks being used have an approved package design in accordance with the international transport regulations. The license for dry storage is granted on the German Atomic Energy Act with respect to the guidelines of the German Reactor Safety Commission for dry interim storage of spent fuel. Currently part of the assessment process of the cask design for transport on public routes is to evaluate the suitability of the used materials with respect to their properties and their compatibility for possible transport periods. For transport on public routes during or after long term interim storage periods, it has to be ensured that the transport and storage casks fulfill the specifications of the transport approval or other sufficient properties which satisfy the proofs for the compliance of the safety objectives at that time. This paper describes the state-of-the-art technology in Germany and points out arising prospective challenges and which related questions have to be answered in future. Present research and knowledge concerning the long term behavior of transport and storage cask components (such as gaskets and shielding components) have to be consulted as well as experiences from interim cask storage operations. Challenges in the safety assessment are therefore i.e. the behavior of aged metal and elastomeric gaskets under IAEA test conditions to ensure that the results of drop tests can be transferred to the compliance of the safety objectives at the time of transport after the interim storage period (aged package). Assessment methods for the material compatibility, the behavior of fuel assemblies and the aging behavior of shielding parts (e. g. influence of radiation) are further issues as well.
German approach and feedback on experience of transportability of SNF packages after interim storage
(2014)
In Germany, the concept of dry interim storage of spent fuel in dual purpose metal casks is implemented, currently for periods of up to 40 years. The casks being used have an approved package design in accordance with the international transport regulations. The license for dry storage is granted on the German Atomic Energy Act with respect to the recently revised 'Guidelines for dry interim storage of irradiated fuel assemblies and heat-generating radioactive waste in casks' by the German Waste management Commission. For transport on public routes between or after long term interim storage periods, it has to be ensured that the transport and storage casks fulfil the specifications of the transport approval or other sufficient properties, which satisfy the proofs for the compliance of the safety objectives at that time. In recent years, the validation period of transport approval certificates for manufactured, loaded and stored packages were discussed among authorities and applicants. A case dependent system of 3, 5 and 10 years was established. There are consequences for the safety cases in the Package Design Safety Report, including evaluation of long term behaviour of components and specific operating procedures of the package. The present research and knowledge concerning the long term behaviour of transport and storage cask components have to be consulted as well as experiences from interim cask storage operations. Challenges in the safety assessment are e.g. the behaviour of aged metal and elastomeric gaskets under IAEA test conditions to ensure that the results of drop tests can be transferred to the compliance of the safety objectives at the time of transport after the interim storage period. Assessment methods for the material compatibility, the behaviour of fuel assemblies and the aging behaviour of shielding parts are issues as well. This paper describes the state of the art technology in Germany, explains recent experience on transport preparation after interim storage and points out arising prospective challenges.
German approach and experience feedback of transport ability of SNF packages after interim storage
(2013)
In Germany the concept of dry interim storage of spent fuel in dual purpose metal casks is implemented, currently for periods of up to 40 years.
The casks being used have an approved package design in accordance with the international transport regulations. The license for dry storage is granted on the German Atomic Energy Act with respect to the recently revised “Guidelines for dry interim storage of irradiated fuel assemblies and heat-generating radioactive waste in casks” by the German Waste management Commission (ESK).
For transport on public routes between or after long term interim storage periods, it has to be ensured that the transport and storage casks fulfil the specifications of the transport approval or other sufficient properties which satisfy the proofs for the compliance of the safety objectives at that time.
In recent years the validation period of transport approval certificates for manufactured, loaded and stored packages were discussed among authorities and applicants. A case dependant system of 3, 5 and 10 years was established. There are consequences for the safety cases in the Package Design Safety Report including evaluation of long term behavior of components and specific operating procedures of the package.
Present research and knowledge concerning the long term behavior of transport and storage cask components have to be consulted as well as experiences from interim cask storage operations. Challenges in the safety assessment are e.g. the behavior of aged metal and elastomeric gaskets under IAEA test conditions to ensure that the results of drop tests can be transferred to the compliance of the safety objectives at the time of transport after the interim storage period.