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- 3 Gefahrgutumschließungen; Energiespeicher (19)
- 3.4 Sicherheit von Lagerbehältern (10)
- 3.5 Sicherheit von Gasspeichern (8)
- 1 Analytische Chemie; Referenzmaterialien (1)
- 1.4 Prozessanalytik (1)
- 2 Prozess- und Anlagensicherheit (1)
- 2.1 Sicherheit von Energieträgern (1)
- 3.0 Abteilungsleitung und andere (1)
- 8 Zerstörungsfreie Prüfung (1)
- 8.1 Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren (1)
Eingeladener Vortrag
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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.
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.
With the clear expectation of the need for extending spent fuel storage in Germany beyond the initial license period of maximum 40 years additional material data and knowledge about the long term performance and integrity of casks and internals like fuel rods will be required to meet major safety goals and regulatory requirements.
Based on a broad knowledge base about fuel cladding behavior, degradation mechanisms and related potential failure mechanisms, e. g. induced by reoriented Hydride precipitation, as illustrated in this paper, a specific gap analyses for the German situation regarding fuel conditions and cladding materials should identify the specific knowledge gaps to be addressed and closed in the near future. This is of specific interest as all spent fuel assemblies are going to be transferred to dry cask storage with the next decade and as a consequence of the German nuclear phase-out decision.
Within several decades, BAM as a Federal materials research institute gathered a broad range of expertise in the safety evaluation of materials, components and casks under operational and accidental thermal and mechanical conditions. This paper elucidates selected Basic considerations regarding technical and scientific knowledge about the long term aging performance and potential failure mechanisms of fuel cladding materials.
Under consideration of the national R&D funding policy which has been adapted to the extended interim storage or pre-disposal needs and the competences of BAM, its future R&D strategy is explained and some R&D objectives have already been identified. BAM will continue and expand ist engagement in the area of investigating fuel cladding material behavior in the long term and developing validated simulation and analyses tools in collaboration with national and international partners. R&D outcomes shall improve the knowledge-base to close identified knowledge gaps in the area of demonstrating fuel cladding integrity and to provide crucial information with regard to future safety assessments for the extended interim spent fuel storage.
BAM is part of the “Quality Infrastructure Digital” (QI Digital) initiative of the German Federal Ministry for Economic Affairs and Climate Action (BMWK). This initiative aims at coordinating a large cooperation project, “QI Digital” for making German and European quality management systems fit for the digital transformation. It is a fact that the digitization of new products and services is occurring much faster than quality management systems can be accordingly updated. Thus, the digital transformation of quality management is necessary to preserve the competitiveness of the German and European industries that stand for quality and safety in the global market. The Use Case “Reliable Hydrogen Refueling Station” of QI Digital aims at creating new solutions that are transferable to other technical systems and at further developing standards and technical rules as a contribution to technology transfer and innovation.
H2Safety@BAM
(2023)
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.
The presentation provides an overview about the understanding of fuel cladding failure mechanisms dominated by hydride embrittlement during long term dry storage. A currently launched research project focuses on the development of a fracture mechanics approach to describe brittle failure of fuel cladding during long term interim storage (BRUZL)“. Finally, the BAM contribution to the current European Joint Program (EJP) on radioactive waste management is illustrated.
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.
The Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) in Germany has gathered extensive expertise over decades in the fields of design testing and safety assessment of transport and storage containers for radioactive materials. On behalf of the German commission for the disposal of highly radioactive waste, BAM had been assigned the elucidation of requirements for high level waste disposal containers specifically in terms of their retrievability from deep geological formations during repository operation and recovery after its closure over a period of time between 500 to 1000 years. The output of the initial assessment is presented taking into account the frame of the current German repository site selection procedure together with the definition of repository conditions corresponding to the potential deep geological formations to be considered for disposal.
This presentation addresses the spectrum of relevant stress factors for disposal containers and reflects their relevance and consequences during the repository operation phase including the emplacement and their potential retrieval. In addition, further aspects and consequences for container recovery after repository closure are discussed taking into consideration potential repository conditions of different geological formations.
Finally, potential disposal container concepts are briefly addressed comparing the consequences of an improvement of existing dual purpose casks versus completely new disposal canister designs adjusted to the specific geological conditions of the host rock formation. Pros and cons of these two concepts are depicted in order to address major challenges. However, precise container design concepts cannot be consolidated before repository conditions and derived specific container requirements are designated.