3.3 Sicherheit von Transportbehältern
Filtern
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (10) (entfernen)
Schlagworte
- Composite (3)
- Degradation (3)
- Druckgasbehälter (3)
- Faserverbundwerkstoff (3)
- Feuerwehr (3)
- Radioaktive Stoffe (3)
- Sicherheit (3)
- Gefahrgut (2)
- Transport (2)
- Accurate-Numerical-Methods (1)
Organisationseinheit der BAM
Die Regelwerksanforderungen für Verpackungen für den Transport radioaktiver Stoffe basieren auf den Empfehlungen der IAEA und werden über die verkehrsträgerspezifischen internationalen Regelwerke in nationales Recht umgesetzt.
Um die Anforderungen des Regelwerkes zu erläutern, entwickelt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) Gefahrgutregeln (BAM-GGR), welche die Entwickler, Hersteller und Betreiber von Behältern über die von der BAM angewandten Verfahren bei der Umsetzung gesetzlicher Bestimmungen informieren und unterstützen sollen.
Wood is widely used in impact limiters of Transport casks for radioactive material. Encapsulated by an outer and inner Steel structure, spruce wood is offen applied in layers of altemating direction. The friction at the interfaces between these layers is of crucial importance for the impact and energy absorption e.g., at an accidental impact of a cask against a hard component.
In order to get detailed Information for corresponding numerical calculations, in this study the friction coefficient for the combinations wood-wood and wood-steel was measured in the temperature ränge between -40 °C and 90 °C according to the relevant stress conditions for such casks. Results show decreasing friction with increasing temperature, ranging from 0.43 at -40 °C to 0.22 for 90 °C for wood-steel combinations and from 0.3 at -40 °C to 0.24 at 90 °C to for a wood-wood combination.
CASTOR-Behälter sollen den Auswirkungen schwerster Unfälle standhalten und müssen dabei ihre Sicherheitsfunktionen beibehalten. Dazu zählen der sichere Einschluss des radioaktiven Inventars mit nachgewiesener Behälterintegrität und -dichtheit, die ausreichende Abschirmung der radioaktiven Strahlung, die Ableitung der von den Brennelementen ausgehenden Wärme und der Ausschluss des Entstehens einer nuklearen Kettenreaktion, d.h. die Kritikalitätssicherheit sind zu gewährleisten.
Zum Nachweis dieser Fähigkeiten werden die Behälter gegen Stoß, Aufprall, Durchstoßen, Feuer sowie beim Eintauchen in Wasser geprüft. Durch diese Tests werden Beanspruchungen aus potentiellen schweren Unfällen abdeckend simuliert. Die hierfür erforderlichen experimentellen Tests, aber auch die Prüfung und Entwicklung komplexer rechnerischer Simulationen des Behälterverhaltens unter Anwendung der Finite-Elemente-Methode erfolgen bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM).
Die Basis bildet das Regelwerk der Internationalen Atom- und Energieorganisation (IAEO) zum sicheren Transport von radioaktiven Stoffen, welches international harmonisierte Schutzziele und Prüfanforderungen definiert. Die seit 60 Jahren praktizierte stetige Weiterentwicklung der Sicherheitsanforderungen trägt aktuellen Erkenntnissen, Erfahrungen und Risikoanalysen Rechnung. Die Brennelementbehälter werden mechanischen Prüfungen sowie Brand- und Wasserdruckprüfungen unterzogen. Hierdurch wird nachgewiesen, dass sie den Auswirkungen eines schweren Unfalls standhalten können.
Nur Behälter die zweifelsfrei die kumulativen mechanischen und thermischen Tests und auch die Wasserdruckprüfung mit Erfüllen aller Schutzziele bestehen, bekommen eine Zulassung, die es erlaubt die Behälter zu transportieren.
Radioaktive Stoffe in besonderer Form (SFRM) sind nicht dispergierbare feste radioaktive Stoffe oder dichte Kapseln, die radioaktive Stoffe enthalten /1/. SFRM sind eine Kategorie innerhalb der verkehrsrechtlichen Vorschriften. Für die Beförderung zu Anwendern in der Industrie, Medizin und Forschung werden umschlossene radioaktive Stoffe (Strahler) gemäß ihrem aktivitätsabhängigen Gefahrenpotenzial verpackt. Strahler mit einer hohen Aktivität (> A2) erfordern entsprechend der verkehrsrechtlichen Vorschriften eine Beförderung in Typ B (U) Versandstücken, die als unfallsicher gelten. Alternativ besteht bis zu einer Aktivität < A1 die Möglichkeit der Beförderung in nicht unfallsicheren Typ A Versandstücken, wenn die Strahler nachweislich unfallsicher ausgelegt sind und eine Zulassung als SFRM vorliegt.
Die Bundesanstalt für Materialforschung und –prüfung (BAM) ist gemäß GGVSEB §8 (2) /2/ in Deutschland die zuständige Behörde für die Prüfung und Zulassung radioaktiver Stoffe in besonderer Form.
This paper establishes different axisymmetric and two-dimensional models for a levitation device. Therein, the Maxwell equations are combined with the balance of linear momentum. Different possible formulations to describe the Maxwell equations are presented and compared and discussed in the example. A high order finite element discretization using Galerkin’s method in space and the generalized Newmark−alpha method in time are developed for the electro-magneto-mechanical approach. Several studies on spatial and temporal discretization with respect to convergence will be investigated. In addition, the boundary influences and the domain size with respect to the levitation device are also examined.
Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden bei einem Brandeinsatz situationsabhängig hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Grenzen der sicheren thermischen Belastbarkeit dieser Behälter werden jedoch heutzutage nicht abgeprüft. Deshalb hat es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen.
In diesem vierten und letzten Teil dieser Aufsatzreihe werden die Ergebnisse der analytischen Beanspruchungsanalysen vorgestellt, die mit dem entwickelten Hybrid-Behältermodell berechnet wurden. Unter simulierten Einsatzbedingungen des Brandeinsatzes wird dabei ein bisher nicht hinreichend beachtetes thermisches Degradationsverhalten berücksichtigt. Zur Bewertung der realen Degradation einer Atemluftflasche im Feuerwehrbetrieb, werden zudem die Ergebnisse von 90 zerstörenden Prüfungen vorgestellt, die an altersbedingt ausgesonderten Atemluftflaschen durchgeführt wurden. Die Erkenntnisse dieser Untersuchungsreihe werden final in einer sicherheitstechnischen Bewertung kondensiert.
Packages for the transport of spent nuclear fuel shall meet the International Atomic Energy Agency regulations to ensure safety under different transport conditions. The physical state of spent fuel and the fuel rod cladding as well as the geometric configuration of fuel assemblies are important inputs for the evaluation of package capabilities under these conditions. In this paper, the mechanical behavior of high burn-up spent fuel assemblies (> approx. 50 GWd/tHM, value averaged over the fuel assembly) under transport conditions is analyzed with regard to the assumptions which are used in the Containment and criticality safety analysis. In view of the complexity of the interactions between the fuel rods as well as between the fuel assemblies, basket, and cask containment, the exact mechanical analysis of such phenomena is nearly impossible. Additionally, the gaps in information concerning the material properties of cladding and pellet behavior, especially for the high burn-up fuel, make the analysis more complicated. Considerations and knowledge gaps for the transport after extended interim storage are issues of growing interest. In this context, practical approaches are discussed based on the experience of BAM within the safety assessment of packages approved for transport of spent nuclear fuel.
Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden bei einem Brandeinsatz situationsabhängig hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Grenzen der sicheren thermischen Belastbarkeit dieser Behälter werden jedoch heutzutage nicht abgeprüft. Deshalb hat es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen. Die Erkenntnisse dieser Untersuchungen sollen genutzt werden, um zu beurteilen, wie thermische Betriebsbedingungen in normierten Prüfkriterien sicherheitstechnisch berücksichtigt werden sollten.
Um die Beanspruchungen innerhalb des Behältermaterials berechnen zu können wird in diesem dritten Teil der Aufsatzreihe die Entwicklung eines analytischen Hybrid-Behältermodells vorgestellt, in dem die für den Brandeinsatz zu erwartenden Materialtemperaturen, deren Ermittlung im Fokus des ersten und zweiten Teils dieser Untersuchungsreihe standen, eingebunden werden. Dabei werden im Modell erstmalig Schädigungsmechanismen berücksichtigt, die eine thermische Überbelastung des Faserverbundwerkstoffs einbeziehen.
Atemluftflaschen aus Faserverbundwerkstoffen werden bei einem Brandeinsatz situationsabhängig hohen thermischen Belastungen ausgesetzt. Die Grenzen der sicheren thermischen Belastbarkeit dieser Behälter werden jedoch heutzutage nicht abgeprüft. Deshalb haben es sich die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) im Austausch mit der Bergischen Universität Wuppertal zur Aufgabe gemacht, die Auswirkungen dieser Betriebslasten zu untersuchen. Die Erkenntnisse dieser Untersuchungsreihe sollen genutzt werden, um zu beurteilen, wie thermische Betriebsbedingungen in normierten Prüfkriterien sicherheitstechnisch berücksichtigt werden sollten.
In diesem zweiten Teil der Untersuchungsreihe werden Strömungsversuche dargestellt, die an dem untersuchten Baumuster einer Typ-III-Atemluftflasche unter Laborbedingungen durchgeführt wurden. Basierend auf den Wärmestrahlungsversuchen des ersten Teils dieser Untersuchungsreihe und auf den Strömungsversuchen wird ein analytischer Berechnungsansatz vorgestellt, der die instationäre Temperaturentwicklung im Material der Typ-III-Atemluftflasche konservativ annähert.
Anhand der berechneten Materialtemperaturen kann festgestellt werden, dass unter dem typischen Feuerwehr-Belastungsprofils von 130 °C bis 250 °C die Zulassungstemperatur der Typ-III-Atemluftflasche von 65 °C um bis zu 95 °C überschritten werden kann. Aus diesen Temperaturüberschreitungen können zwei Unsicherheiten identifiziert werden. Die Auslegung des Faserverbundwerkstoffs orientiert sich normgerecht an der oberen Zulassungstemperatur. Wird die Typ-III-Atemluftflasche im Brandeinsatz eingesetzt, ist es möglich, dass der lasttragende Faserverbundwerkstoff partiell über seinen nominellen Auslegungsbereich hinaus erwärmt wird. Eine weitere Unsicherheit ergibt sich für den Sicherheitsnachweis im Rahmen der Zulassungsprüfung. Für die Typ-III-Atemluftflaschen erfolgen für den Temperaturbereich des Brandeinsatzes kein statischer und kein dynamischer Festigkeitsnachweis.
Im Gegensatz zu den zulassungspflichtigen Versandstücken für die gemäß der gefahrgutrechtlichen Regelwerksanforderungen eine behördlich ausgestellte Zulassung erforderlich ist, ist für die prüfpflichtigen Versandstücke lediglich eine behördliche Anerkennung und Überwachung des Managementsystems für die Auslegung, Herstellung, Prüfung, Dokumentation, den Gebrauch, die Wartung und Inspektion erforderlich.
In der Bundesrepublik Deutschland ist gemäß den Festlegungen in der Gefahrgutverordnung Straße, Eisenbahn und Binnenschifffahrt die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zuständig für die Anerkennung und Überwachung von Managementsystemen.