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Die sicherheitstechnische Auslegung von Behältern aus duktilem Gusseisen mit erhöhten Reststoffanteilen wird untersucht. Ausgehend von den zu gewährleistenden Anforderungen an Transport- und Lagerbehälter für radioaktive Abfälle werden Referenzbeanspruchungs- situationen definiert. Für einen ausgewählten Referenzfall (bestehend aus der Kombination der Behälterbauart Gusscontainer Typ VI, einem Absturz aus 5 m Höhe auf ein hartes Endlagergestein simulierendes Betonfundament als repräsentativer Störfall und vorgegebenen Werkstoffeigenschaften) wird eine numerische Spannungsanalyse durchgeführt. Die Berechnungen erfolgen mit der Methode der finiten Elemente an dreidimensionalen Modellen, deren numerische Stabilität und Genauigkeit überprüft wird. Zur Berechnung der Behälterbeanspruchungen in Abhängigkeit vom Reststoffanteil werden dynamische Fließkurven für definiert legierte Testabgüsse angegeben.
In the present study, ductile cast iron from an original DCI container with a wide variety of microstructure was
investigated in order to determine the materials fracture toughness under impact loading conditions. Three-point bending
specimens with thickness of 140 mm from a cubic DCI container were investigated at elevated loading rates to
provide reliable fracture toughness parameters for the assessment procedures. In contrast to static fracture behaviour,
the fracture toughness values of thick-walled DCI at higher loading rates show a remarkable reduction with decreasing
temperature up to 50 °C and a significant shift of the transition range. The lower bound fracture toughness value used
in the BAM DCI safety concept was confirmed for impact loading conditions by these fracture mechanics tests using
large specimens. These measurements are relevant to the licensing tests for storage containers without shock absorbers,
especially to the assessment of the dynamic behaviour of crack-like defects inside a cask structure under drop test conditions.
Using extensive dynamic numerical analyses it could be shown, that for special crack configurations the dynamic
crack tip parameter (KI, or J) may be estimated by static formulae even under mechanical impact. These results
of the safety assessment were verified according to the German Konrad repository acceptance criteria by a drop test
with a cubic waste container with artificial crack-like defects from 5 m height onto a representative storage facility
foundation.