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Häufig ist es wünschenswert, für neue Materialien oder Anwendungen künstliche Bewitterungsverfahren zu benutzen, die auf die spezifischen Anforderungen besser zugeschnitten sind, als es bei bestehenden standardisierten Verfahren der Fall ist. Nachdem man die spezifischen Parameter der Beanspruchung unter Anwendungsbedingungen und die spezifische Empfindlichkeit des Materials erfasst hat, beginnt ein Prozess, der als „Test Tailoring“ häufig abstrakt verwendet, auf den aber nur selten näher eingegangen wird. Genau dieser Prozess soll hier am Beispiel der Entwicklung eines künstlichen Bewitterungstests unter saurer Beaufschlagung, dem in der BAM entwickelten Acid Dew and Fog Test, beispielhaft erläutert werden.
The safety demonstration of heavy weight type B transport packages used for storing spent nuclear fuel (SNF) or radioactive waste is ensured by a combination of physical testing and numerical calculations. While experiments are performed in accordance with the IAEA regulations for selected drop scenarios, Finite-Element-Method (FEM) simulations are used to predict the most damaging case and to investigate additional drop positions.
BAM as competent authority in Germany has performed different investigations of a welding seam for a typical large transport package made of A508 forged steel, where the bottom plate is welded to the cylindrical shell. The package has a mass of approx. 120 t. Results of physical drop tests with a full-scale model and accompanying preliminary FEM simulations are presented to determine the decisive stresses in the welding seam. A drop test only represents one set of a package and test parameters. A further parameter analysis is considered to account for allowable variations of packaging properties (e.g. resulting from the manufacturing process) and, based on IAEA requirements, the temperature dependence of the material behaviour. The results of the stress analyses from the drop test and the simulation form the basis and provide the input parameters for a fracture mechanics analysis. In addition to the IAEA specifications, further standards are taken into account for an in-depth investigation, see R6 [1], BS 7910 [2] and API 579-1/ASME FFS1 [3].
All the above-mentioned standards require a manufacturer-specific defect analysis with respect to size and position. Both result from the welding process and the following heat treatment regime. The maximum defect sizes are ensured with non-destructive test methods (such as ultrasonic or particle methods) as integral part of the manufacturing process of the welding seam. Another important parameter in the welding process is the residual stress (secondary stress). The combination of the primary and secondary stress determines the total stress in the welding seam. The most damaging case of the welding seam is determined and evaluated with help of the above-mentioned standards and taking into account the IAEA requirements with respect to defect sizes, material properties, primary and residual stress, yield strength etc.
Wasserstoff wird als ein potenzieller alternativer Energieträger gesehen, mit dem die für 2050 gesetzten Klimaziele erreicht werden könnten. Der Transport von Wasserstoff ist mittels verschiedener Speichertechniken möglich, von denen der kryogene Transport mit den größten volumetrischen Energiedichten einhergeht. Hierdurch eignen sich diese Speicher besonders für die energieintensiven Verkehrsmittel im Land-, See- und Flugverkehr.
Im Vortrag werden Speichertechniken, Gefahren im Umgang mit kryogenen Gasen sowie bisherige Störfälle dargestellt. Darauf aufbauend wird ein Teil der aktuellen Forschungsarbeit an der BAM vorgestellt, die die Sicherheit dieser Speicher unter außergewöhnlichen Belastungen adressiert.
As a contribution to the national hydrogen strategy, 3.5 years ago, the Delfin research project started with the aim of developing a cost- and material-optimized hydrogen tank design for automotive application. Under the patronage of the National Organization Hydrogen and Fuel Cell Technology (NOW), a consortium consisting of 9 research institutes, component suppliers, engineering service providers and automobile OEMs is processing a wide range of work packages. The focus of BAM research sets on impact testing and safety-related characterization of pressure vessels of different development stages. Furthermore, the implementation of nondestructive testing methods is applied. The presentation shows an overview of the BAM work packages and an extraction of the results generated so far.
Due to their increasing energy density, lithium-ion-batteries (LIBs) play a key role in the traffic energy transition. Regarding their safety behavior, the main challenge of LIB-cells remains the thermal runaway (TR) process. In situ/operando investigations of the TR on commercial cells is possible with radiographic and computer tomographic measurements. Nonetheless, high resolution visualization of the TR persists as a challenge due to the high progression speed of the TR-process itself. Generally, performing abuse tests at cryogenic temperatures allows to slow down or even prevent the TR. Nevertheless, not all abuse methods are suitable for TR investigations at low temperatures. Nail penetration is an appropriate option, however, contains numerous unknown parameters and therefore suffers regarding reproducibility.
Herein, a self-developed high precision nail-penetration-setup is introduced, approaching the necessary mechanically reproducibility with controlled temperatures down to -190°C. The setup allows the preparation of critically abused, however, at cryogenic temperatures stable LIB-cells. These cells were controlled rethermalized to room temperature during synchrotron x-ray computer tomography (SXCT) with a pixel size up to 0.7 μm. During this measurement, the temperature and voltage of the cell is monitored allowing the visualization of the initial internal cell reactions. This study reveals the relation between internal reactions and cell voltage. Finally, the developed set-up enables in-depth analysis of thermal runaway behavior down to material level for various commercial battery cells in the future.
In den von der BAM anerkannten Prüfstellen kommen derzeit unterschiedliche Methoden der Schüttwinkelmessung zum Einsatz. Es ist unklar, welche dieser Methoden sich prinzipiell für welche Füllgüter eignen. Daher werden derzeit systematische Untersuchungen an der BAM durchgeführt, die im folgenden vorgestellt werden.
Die in den von der BAM anerkannten Prüfstellen für Gefahrgutverpackungen gängigen Schüttwinkel-Messmethoden werden verglichen, anhand der Messung an fünf pulverförmigen oder körnigen Stoffen mit gefährlichen Eigenschaften. Zusätzlich wird die Untersuchung des Einflusses einer unterschiedlichen klimatischen Vorlagerung vorgenommen.
Es ist bislang noch keine einheitliche Vorgehensweise und kein bestimmtes Prüfverfahren für die Schüttwinkelmessung festgelegt. Bei den Prüffüllgütern handelt es sich nicht nur um gefährliche Ersatzfüllgüter, sondern zum Teil auch um gefährliche Originalfüllgüter. Es liegen noch keine systematische Untersuchungen darüber vor, welche der in den Prüfstellen gängigen Methoden sich prinzipiell für die Anwendung bei bestimmten Extremfällen von Füllgütern eignen. Ziel der Untersuchungen ist daher ein systematischer Vergleich bei der Anwendung verschiedener in den Prüfstellen gängiger Schüttwinkelmessmethoden.
Vergleichende Fallversuche zur Bewertung von Fallfundamenten - Ausblick auf Untersuchungen der BAM
(2020)
Oft verfügen Produktionsstätten über bereits verbaute Fallfundamente, die nicht das geforderte Massenverhältnis von 1:50 aufweisen. Gemäß ADR ist jedoch auf dem Niveau der Musterprüfung zu prüfen. Es ist daher fraglich, ob die Prüfungen im Rahmen der Eigenüberwachung und die Baumusterprüfungen vergleichbare Ergebnisse liefern, wenn die Fallfundamente unterschiedlich beschaffen sind. Ziel der Untersuchungen ist daher die Entwicklung eines Untersuchungs- und Prüfkonzepts für bereits verbaute Fallfundamente für Gefahrgutverpackungen im Rahmen einer ingenieurwissenschaftlichen Promotionsarbeit.
Der derzeit in den Gefahrgutvorschriften genannte Bubble Test ist keine geeignete Prüfmethode, um für alle Verpackungsvolumina ein Dichtheitsniveau sicherzustellen, welches auf Sicherheitsbetrachtungen unter Beförderungsbedingungen basiert. Für kleinere Verpackungsbauarten müssten theoretisch empfindlichere Prüfmethoden angewandt werden. Auf der anderen Seite sollten Bauartprüfungen für Gefahrgutverpackungen nicht zu kompliziert sein. Daher sollte die Auswahl einer Methode erfolgen, die sowohl eine ausreichende Empfindlichkeit aufweist als auch über eine einfache Art der Durchführung verfügt.