Angewandte Physik
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Transport packages for spent nuclear fuel have to be assessed with respect to specific transport conditions which are defined in the safety regulations of the International Atomic Energy Agency. In general, gastight fuel rods constitute the first barrier of the containment system. The physical state of the spent fuel and the fuel rod cladding as well as the geometric configuration of the fuel assemblies are important inputs for the evaluation of the package safety under transport conditions. The objective of this paper is to discuss the methodologies accepted by BAM for the authority assessment of spent fuel behavior within the package design approval procedure of German package designs. In particular, cracks or failures in the fuel rod cladding can occur under regulatory transport conditions. These defects can cause the release of gas, volatiles, fuel particles or fragments into the package cavity and have to be considered properly in the safety analysis. Another issue is the transport of defective fuel rods. One concept is to use special canisters which can be handled like fuel assemblies. This concept requires additional assessment concerning drying, sealing and the mechanical and thermal design of such canisters. The package as a mechanical system is characterized by a complex set of interactions, e.g. between the fuel rods within the assembly as well as between the fuel assemblies, the basket, and the cask containment. This complexity together with the limited knowledge about the material properties and the variation of the fuel assemblies regarding cladding material, burn-up and the operation history makes an exact mechanical analysis of the fuel rods nearly impossible. The simplified approaches to consider conservatively spent fuel behavior currently accepted by BAM are presented here.
The competitive growth of columnar grains in a single-grain selector, which is used for directional solidification of single-crystal blades from nickel-based superalloys, has been investigated by electron backscattered diffraction and local X-ray diffraction analysis. It has been found that the competitive grain growth in a starter block is determined by the crystallographic factor: rapidly growing grains with the axial orientation close to the [001] direction dominate in this part of the casting. For the competitive grain growth in a helicoidal separator, the geometric factor (the position of a grain at the input of the separator) is also important. The results obtained suggest that an appropriate geometry of the single-grain selector was chosen. In addition, the distribution of the orientations of columnar grains obtained by electron backscattered diffraction, can be used for approximate estimation of the yield of suitable (i.e., with the deviation of the axial orientation from the [001] direction within a specified tolerance) single-crystal blades.
A new technique for investigation of interfacial dislocations in nickel-base superalloys by scanning electron microscopy is presented. At high temperatures the pressure of interfacial dislocations against the gamma/gamma'-interface causes grooves. This 'fingerprint of the dislocation network' is visualized by deep selective etching, which removes the gamma'-phase down to the gamma/gamma'-interface. Compared with transmission electron microscopy, the proposed method has important advantages: observation of large sample areas, no superposition of dislocations lying in different specimen depths, possibility of three-dimensional view of dislocation configurations, information about the dislocation mobility, reduced time for preparation and visualization. The method can be applied for multiphase materials where the interface is grooved by interfacial dislocations.
The tetragonal crystal- structure type of chalcopyrites (chemical formula AIBIIICVI2) is a superstructure of sphalerite type. The c/a ratio differs generally from the ideal value 2, i.e., the crystal structure is pseudocubically distorted. For CuInSe2 and CuGaSe2 thin films, simulations demonstrate that it is theoretically possible to reveal the tetragonality in electron backscatter-diffraction (EBSD) patterns for CuGaSe2, whereas it may not be possible for CuInSe2. EBSD experiments on CuGaSe2 thin films using the ”Advanced Fit” band-detection method show that it is possible to extract accurate misorientation-angle distributions from the CuGaSe2 thin film. Pole figures revealing the texture of the CuGaSe2 thin film are shown, which agree well with X-ray texture measurements from the same layer.
In den Zeiten der Globalisierung und der beschleunigten technologischen Entwicklungen lassen sich in den Industrieländern nur mit einer entsprechenden Innovationsdynamik und -dichte die Herausforderungen im Hinblick auf Wachstum, Beschäftigung und Strukturwandel erfüllen. Grundvoraussetzung hierfür ist eine leistungsfähige Forschung. Um die Forschungsinfrastruktur in der Bundesrepublik zu erhalten und global wettbewerbsfähig zu bleiben, sind verstärkte Investitionen des Staates und der Wirtschaft notwendig. Mit den Investitionen im Rahmen der Hightech-Strategie hat die Bundesregierung einen wichtigen Schritt zur Förderung des wissenschaftlich-technischen Fortschritts in Deutschland getan. Die Investitionen in die Forschungsinfrastruktur des Landes sind nun von den Forschungseinrichtungen und Universitäten effektiv und effizient zu nutzen.
Für einen möglichst wirksamen Einsatz der Forschungsetats sind Forschungsprogramme sowohl für die Forschungseinrichtung als auch für die Mittelgeber ein wichtiges Instrument im Hinblick auf die Darstellung der Aktivitäten. Dies gilt insbesondere für die Ressortforschungseinrichtungen des Bundes, zu denen die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) zählt. Diese Einrichtungen verfügen über einen klaren Auftrag und ihre Forschung ist mit der Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben verbunden. Forschungsprogramme dienen daher besonders in diesen Einrichtungen dazu, Perspektiven im Bereich ihres Aufgabenfeldes sowie ihre Forschungsaktivitäten transparent darzustellen und politisch vertretbar zu machen.
Das vorliegende Forschungsprogramm der BAM gibt einen Überblick über die in den nächsten Jahren aktuellen Forschungsthemen und die hierfür erforderlichen Ressourcen und Rahmenbedingungen.
Mit GeoHyBe wurde ein neues Forum für die etwa 150 Vertreter der verschiedensten Berufszweige geschaffen, die eng mit dem Thema "Geothermische Anlagen unter hydrogeochemischen Aspekten der Betriebssicherheit" in Berührung stehen.
Insgesamt besteht der Beitrag zu Zielen des Forschungsschwerpunkts Geothermie somit in zwei Hauptergebnissen: in der Schaffung der oben genannten Plattform sowie im fachlichen Austausch über hydrogeochemische Probleme mit tiefen geothermischen Anlagen. Ferner wurden vor allem im Laufe der Podiumsdiskussion wünschenswerte Entwicklungen geäußert (Datenfreigabe bzw. Erleichterung des Zugangs zu relevanten Daten, Bedarf an weiterführenden oder vertiefenden Veranstaltungen etc.).
Die erreichten Ergebnisse haben das Potenzial, zu einer vereinfachten, besser angepassten Anlagenplanung und einer Verbesserung tiefengeothermischer Technologien und Materialien beizutragen. Dies führt zu einer erhöhten Betriebssicherheit und Energieausbeute geothermischer Anlagen, welche das klimapolitische Ziel der Erhöhung des Anteils regenerativer Energien am Gesamtenergieverbrauch und den Rückgang des CO₂-Ausstoßes unterstützen.
Als bedeutendstes wissenschaftlich-technisches Ergebnis des Workshops ist - neben dem Austausch von relevantem Fachwissen - sicherlich die Formulierung des gemeinsamen Verbesserungs- und Forschungsbedarfs hervorzuheben. Vor allem die Schwierigkeiten in der Beschaffung und im Austausch geothermisch relevanter Daten wurden betont. Daneben besteht bezüglich hydrogeochemischer und mikrobieller Prozesse unter den anspruchsvollen Bedingungen in der tiefen Geothermie offensichtlich noch ein großer Bedarf an Forschung und Entwicklung, um den Einsatz geeigneter Materialien und angepasster Technologien gewährleisten zu können.
Wesentliche Erfahrungen wurden vor allem bezüglich der Aktualität und des Diskussionsbedarfs zum Thema gemacht. GeoHyBe kann im Rückblick eher als Auftaktveranstaltung denn als abgeschlossenes Projekt betrachtet werden, da von vielen Seiten der Bedarf nach weiterführenden und/oder vertiefenden Veranstaltungen geäußert wurde.
Combustion of peroxy-fuels
(2011)
The diffusion flames of organic peroxides exhibit quite different characteristics than hydrocarbons. What makes them interesting to study is their fast burning behaviour. As a result the flame temperature enhances and so does the thermal radiation. Due to all these they demand safe handling during processing. However, they can be utilised at several places in different industries where a fuel with fast burning, high temperature and intense radiation are desired. Some of the possibilities to use them as a main or supporting fuel in a wide range of industrial utilities are the major content of this paper.
Declining European natural gas resources and increasing legislation mean that diversification towards ‘non-conventional gases’ is essential. Accurate and traceable measurements of the composition of non- conventional gases are required to ensure gases can be transported in existing pipeline networks, and used with existing appliances. The EMRP ‘Characterisation of energy gases’ project is successfully developing a metrology infrastructure to underpin these measurements. New standards and methods have been developed for biogas composition, biogas impurities, coal mine gases, refinery gases and environmentally-friendly odorants. The project is set to conclude in 2013 with the challenging analysis of a series of real non-conventional gas samples.