Klassifizierung und Sicherheitsreserven von Transportbehaeltern fuer radioaktive Stoffe

The report presents important results from the beginning of the BAM activities in testing packages for the transport of radioactive materials. The preface gives a comprehensive survey on investigations carried out world-wide with those packages under extended accidental impacts. The packages that had been in used at the time when the report was finished originally had been investigated to identify their safety in severe mechanical and thermal accidents. The packaging with major differences in constructional design had been classified to defined endangering factors depending on accident and damage classes. For representative specimens of classified packaging categories the safety margins under extended impacts had been analysed. Thus by means of experiments (drop and fire tests) as well as by calculations the behaviour of packagings under impact conditions beyond the regulatory test requirements (as given in the 'IAEA Regulations for the Safe Transport of Radioactive Materials') had been investigated. The specimens for the categories 'transport packaging for spent fuel or waste' and 'packaging for big sources, fuel from research reactors, or irradiated material specimens' showed high safety margins under extended mechanical impact, what was demonstrated by drop tests from a height of 200 m (drop from a helicopter). If those casks have a monolithic construction of iron alloys also the loss of gamma radiation shielding in an extended fire can be excluded. The tegory of 'specifically light' packagings (e.g. for fresh fuel or Pu compounds) had partially only small safety margins under extended impacts. Here the first time it was necessary to add crush tests (dropping weight onto packaging) to the accident conditions to be considered. (Initiated by these and following investigations by BAM a crush test was added to the regulatory tests in the IAEA regulations since 1985). With respect to extended thermal and mechanical impacts a stiff heat insulation behaved better than loose insulation materials. Beside the investigation of safety margins of different packagings the report also gives investigation results on the validity of model laws, and it gives a description of the experimental and analytical test methods developed by BAM. (orig.)Der Forschungsbericht gibt wichtige Untersuchungsergebnisse aus der Anfangsphase der BAM-Prueftaetigkeit mit Verpackungen fuer radioaktive Stoffe wieder. Im Vorwort wird ausfuehrlich ueber weltweit durchgefuehrte Untersuchungen derartiger Behaelter unter extremen Unfalleinwirkungen berichtet. Die zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Untersuchungsberichtes in Deutschland umlaufenden Verpackungen zum Transport radioaktiver Stoffe wurden einer eingehenden Untersuchung ihrer Sicherheit bei schweren mechanischen und thermischen Unfalleinwirkungen unterzogen. Die konstruktiv sehr unterschiedlich gestalteten Verpackungen wurden je nach Unfall- und Schadensziffer bestimmten Gefaehrdungsfaktoren zugeordnet. Mit repraesentativen Vertretern der so klassifizierten Verpackungskategorien wurden gesteigerte Belastungsanalysen zur Feststellung der Sicherheitsreserven in schwersten Unfallsituationen durchgefuehrt. Es wurde dabei einerseits durch Versuche (Fall- und Brandversuche), andererseits auch durch Berechnungen das Verhalten der Behaelter bei Beanspruchungen, die ueber die Pruefanforderungen der 'IAEA-Regulations for the Safe Transport of Radioactive Materials (1973 Edition)' hinausgehen, analysiert. Die ausgewaehlten Repraesentanten der Verpackungskategorien 'Transportbehaelter fuer angebrannte Brennelemente und radioaktiven Abfall' bzw. 'Behaelter fuer grosse Quellen und Brennelemente aus Forschungsreaktoren bzw. bestrahlte Materialproben' zeigten grosse Sicherheitsreserven in mechanischen Unfaellen, z.B. nachgewiesen durch Fallversuche aus 200 m Hoehe (Abwuerfe aus Hubschrauber). Bei derartigen Behaeltern in monolithischer Ausfuehrung aus Eisenlegierungen ist darueber hinaus ein Verlust der Abschirmung gegen Gamma-Strahlung in zusaetzlicher thermischer Beanspruchung auszuschliessen. Die Verpackungskategorie der spezifisch leichten Behaelter (z.B. fuer frische Brennelemente oder fuer Plutoniumverbindungen) wies zum Teil nur geringe Sicherheitsreserven bei gesteigerten Beanspruchungen auf. Es war hier erforderlich, die mechanischen Unfallbeanspruchungen erstmals durch 'Crush-Tests' (fallendes Pruefgewicht auf ruhende Verpackung) zu ergaenzen. (Initiiert durch diese und spaetere Untersuchungen der BAM wurden die IAEA-Regulations ab 1985 um den Crush-Test fuer derartige Verpackungen ergaenzt). Ebenso erwies sich eine hier selbsttragende Waermedaemmung sowohl im Schutz gegenueber gesteigerten mechanischen als auch thermischen Beanspruchungen einem rieselfaehigen Isolierstoff ueberlegen. Neben der Untersuchung von Sicherheitsreserven diverser Behaelter enthaelt der Forschungsbericht weiterhin Ergebnisse von Untersuchungen ueber die Gueltigkeit von Modellgesetzen sowie eine Darstellung der von der BAM entwickelten experimentellen und analytischen Methoden der Behaelteruntersuchung. (orig.)Available from TIB Hannover: RA 2565(230) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman