Die Strahlenversprödung von Druckbehältermaterialien heutiger Kernreaktoren, die durch die anliegenden Neutronen- und Gammafelder verursacht wird, ist meistens durch die Neutronen dominiert. Durch experimentelle Befunde ist aber belegt, dass unter bestimmten Umständen die Gammastrahlung nicht zu vernachlässigen ist und sogar den Hauptbeitrag liefern kann. Die Materialforschung konnte bis heute nicht klären, mit welcher Effektivität beide Strahlungsarten zur Versprödung beitragen. Im Bericht sind die wesentlichen Ergebnisse, die im Vorhaben Nr. 150 1221 der Reaktorsicherheitsforschung erziellt wurden, dargelegt. Es hatte das Ziel, den aktuellen Kenntnisstand der Materialforschung aufzuarbeiten und auf dessen Grundlage für jeweils zwei russische und deutsche Reaktortypen den Einfluss der Gammastrahlung auf die Versprödung ihrer Druckbehälter abzuschätzen. Die notwendigen Neutronen/Gamma-Fluenzberechnungen wurden mit den SN-Programmen DORT/ANISN unter Verwendung der Gruppendatenbibliothek BUGGLE-96T und mit dem Monte-Carlo-Code MCNP4C mit den Kerndaten aus der Bibliothek ENDF/B-VI Rev. 3 durchgeführt. Beide Programm- und Datenpakete stellen den heutigen Entwicklungsstand der reaktordosimetrischen Fluenzberechnungen dar. Aus den erzielten Ergebnissen wurden die Konsequenzen für die Bewertung der Druckbehälterversprödungen abgeleitet, Fehlerbetrachtungen dazu durchgeführt und der Einfluss der Gammastrahlung auf reaktordosimetrische Messungen ausgewiesen.

Die Strahlenversprödung von Druckbehältermaterialien heutiger Kernreaktoren, die durch die anliegenden Neutronen- und Gammafelder verursacht wird, ist meistens durch die Neutronen dominiert. Durch experimentelle Befunde ist aber belegt, dass unter bestimmten Umständen die Gammastrahlung nicht zu vernachlässigen ist und sogar den Hauptbeitrag liefern kann. Die Materialforschung konnte bis heute nicht klären, mit welcher Effektivität beide Strahlungsarten zur Versprödung beitragen. Im Bericht sind die wesentlichen Ergebnisse, die im Vorhaben Nr. 150 1221 der Reaktorsicherheitsforschung erziellt wurden, dargelegt. Es hatte das Ziel, den aktuellen Kenntnisstand der Materialforschung aufzuarbeiten und auf dessen Grundlage für jeweils zwei russische und deutsche Reaktortypen den Einfluss der Gammastrahlung auf die Versprödung ihrer Druckbehälter abzuschätzen. Die notwendigen Neutronen/Gamma-Fluenzberechnungen wurden mit den SN-Programmen DORT/ANISN unter Verwendung der Gruppendatenbibliothek BUGGLE-96T und mit dem Monte-Carlo-Code MCNP4C mit den Kerndaten aus der Bibliothek ENDF/B-VI Rev. 3 durchgeführt. Beide Programm- und Datenpakete stellen den heutigen Entwicklungsstand der reaktordosimetrischen Fluenzberechnungen dar. Aus den erzielten Ergebnissen wurden die Konsequenzen für die Bewertung der Druckbehälterversprödungen abgeleitet, Fehlerbetrachtungen dazu durchgeführt und der Einfluss der Gammastrahlung auf reaktordosimetrische Messungen ausgewiesen.

Das vorgeschlagene SHM-System 'Adapted Metal Wire Based and fiber Oriented Sensor - AMBOS', basierend auf Drähten aus Metalllegierungen, ist vergleichsweise kostengünstig und verfügt über sehr gute Verarbeitungseigenschaften, insbesondere mit Eignung zur Integration in den Wickelprozess. Eine speziell entwickelte Abwickelvorrichtung erlaubt die direkte Verarbeitung der Drähte zusammen mit den Verstärkungsfasern und wärmehärtenden Harzsystemen im Wickelprozess. Insbesondere aufgrund der hohen Genauigkeit und der sehr niedrigen Material- und Verarbeitungskosten hat das beschriebene Verfahren ein großes Potenzial für den Einsatz in der automobilen Serienfertigung. Grundsätzlich sind die untersuchten Metalldrähte für eine solche Anwendung geeignet. Ein wesentlicher Vorteil ist die einfache Kompensation von thermischen Einflüssen. Weitere Untersuchungen zum Korrosionsschutz und zu Umwelteinflüssen stehen noch aus. / The proposed SHM system called “Adapted Metal wire Based and fiber Oriented Sensor – AMBOS”, based on wires from metal alloys, is comparatively inexpensive and has very good processing properties, in particular with suitability for integration into the winding process. A specially developed unwinding de-vice allows direct processing of the wires together with the reinforcing fibres and thermosetting resin systems in the winding process. Especially due to the high ac-curacy and the very low material and processing costs, the described process has great potential for use in automotive series production. In principle, the metal wires investigated are suitable for such an application. A significant advantage is the simple compensation of thermal influences. Further investigations on corrosion preservation and influences from the environment are still pending.

Die Geometrie eines Druckbehälters wird unter Zuhilfenahme parametrischer Bezierkurven und durch die Integration einer externen Mathcad-Analyse in Creo hinsichtlich einer harmonischen, meridianen Spannungsverteilung optimiert.

Simulation-News in Creo 1.0 & Creo 2.0 - Mechanica (neu: Simulate) Druckbehälter: Schraubenvorspannung / Betriebslast - Live-Präsentation in Creo 2.0 Berechnung eine Druckbehälters unter Berücksichtigung von: Schraubenvorspannung, Betriebslast, zeitabhängiger Lastaufbringung

Die Geometrie eines Druckbehälters wird unter Zuhilfenahme parametrischer Bezierkurven und durch die Integration einer externen Mathcad-Analyse in Creo hinsichtlich einer harmonischen, meridianen Spannungsverteilung optimiert.

Simulation-News in Creo 1.0 & Creo 2.0 - Mechanica (neu: Simulate) Druckbehälter: Schraubenvorspannung / Betriebslast - Live-Präsentation in Creo 2.0 Berechnung eine Druckbehälters unter Berücksichtigung von: Schraubenvorspannung, Betriebslast, zeitabhängiger Lastaufbringung

Ziel des BMWi-Fördervorhabens 1501393 ist es, durch den Einsatz von Untersuchungsmethoden auf der nm-Skala einen Beitrag zur Aufklärung von Flusseffekten und von Late-Blooming-Effekten in bestrahlten RDB-Stählen zu leisten. Zur Untersuchung dieser Effekte wurde auf RDB-Stähle deutscher Reaktoren aus zwei bei der AREVA GmbH abgeschlossenen Vorhaben zurückgegriffen. Die Auswahl der Grundwerkstoffe und Schweißgüter erfolgte so, dass sich optimale Voraussetzungen für das Erreichen des Gesamtziels des Vorhabens ergeben. Die ausgewählten Untersuchungsmethoden umfassen mit der Neutronenkleinwinkelstreuung, der Atomsondentomographie und der Positronen-annihilationsspektroskopie solche Techniken, die die nm-skaligen bestrahlungsinduzierten Defekt-Fremdatom-Cluster bestmöglich und in komplementärer Weise zu detektieren und zu charakterisieren gestatten. Es wurde ein Flusseffekt auf die Größe der bestrahlungsinduzierten Fremdatomcluster, jedoch nicht auf den Volumenanteil und die mechanischen Eigenschaften gefunden. In einem Cu-armen RDB-Schweißgut wurde ein Late-Blooming-Effekt nachgewiesen, der sich in einem steilen Anstieg des Clustervolumenanteils und der Übergangstemperaturverschiebung nach einer Phase schwacher oder fehlender Zunahme niederschlägt. The BMWi project 1501393 aimed at contributing to the clarification of flux effects and late blooming effects in irradiated RPV steels by means of experimental techniques of sensitivity at the nm scale. The investigation of these effects was focussed on RPV steels, both base metal and weld of German reactors selected according to the objectives of the present project from two previous projects performed at AREVA GmbH. The complementary techniques of small-angle neutron scattering, atom probe tomography and positron annihilation spectroscopy were applied to detect and characterize the irradiation-induced nm-scale defect-solute clusters. A flux effect on the size of the irradiation-induced clusters but no flux effect on both cluster volume fraction and mechanical properties was found. For a low-Cu RPV weld, a late blooming effect was observed, which results in a steep slope of both cluster volume fraction and transition temperature shift after an initial stage of small or no change.

Ziel des BMWi-Fördervorhabens 1501393 ist es, durch den Einsatz von Untersuchungsmethoden auf der nm-Skala einen Beitrag zur Aufklärung von Flusseffekten und von Late-Blooming-Effekten in bestrahlten RDB-Stählen zu leisten. Zur Untersuchung dieser Effekte wurde auf RDB-Stähle deutscher Reaktoren aus zwei bei der AREVA GmbH abgeschlossenen Vorhaben zurückgegriffen. Die Auswahl der Grundwerkstoffe und Schweißgüter erfolgte so, dass sich optimale Voraussetzungen für das Erreichen des Gesamtziels des Vorhabens ergeben. Die ausgewählten Untersuchungsmethoden umfassen mit der Neutronenkleinwinkelstreuung, der Atomsondentomographie und der Positronen-annihilationsspektroskopie solche Techniken, die die nm-skaligen bestrahlungsinduzierten Defekt-Fremdatom-Cluster bestmöglich und in komplementärer Weise zu detektieren und zu charakterisieren gestatten. Es wurde ein Flusseffekt auf die Größe der bestrahlungsinduzierten Fremdatomcluster, jedoch nicht auf den Volumenanteil und die mechanischen Eigenschaften gefunden. In einem Cu-armen RDB-Schweißgut wurde ein Late-Blooming-Effekt nachgewiesen, der sich in einem steilen Anstieg des Clustervolumenanteils und der Übergangstemperaturverschiebung nach einer Phase schwacher oder fehlender Zunahme niederschlägt. The BMWi project 1501393 aimed at contributing to the clarification of flux effects and late blooming effects in irradiated RPV steels by means of experimental techniques of sensitivity at the nm scale. The investigation of these effects was focussed on RPV steels, both base metal and weld of German reactors selected according to the objectives of the present project from two previous projects performed at AREVA GmbH. The complementary techniques of small-angle neutron scattering, atom probe tomography and positron annihilation spectroscopy were applied to detect and characterize the irradiation-induced nm-scale defect-solute clusters. A flux effect on the size of the irradiation-induced clusters but no flux effect on both cluster volume fraction and mechanical properties was found. For a low-Cu RPV weld, a late blooming effect was observed, which results in a steep slope of both cluster volume fraction and transition temperature shift after an initial stage of small or no change.

Die vollständige Ausnutzung des Leichtbaupotentials bei der Dimensionierung von mehrschichtigen endlosfaserverstärkten Strukturbauteilen erfordert die Bereitstellung von geeigneten Optimierungswerkzeugen, da bei der Auslegung eine große Anzahl von Entwurfsvariablen zu berücksichtigen sind. In dieser Arbeit werden Optimierungsalgorithmen und -strategien zur Lösung wissenschaftlicher Fragestellungen für industrielle Anwendungen bei der Konstruktion von entsprechenden Faserkunststoffverbunden entwickelt und bewertet. Um das breite Anwendungsspektrum aufzuzeigen, werden drei unterschiedliche repräsentative Problemstellungen bearbeitet. Dabei wird für Mehrschichtverbunde die Festigkeitsoptimierung hinsichtlich eines bruchtypbezogenen Versagenskriteriums vorgenommen, ein Dämpfungsmodell zur Materialcharakterisierung entworfen sowie eine bivalente Optimierungsstrategie zur Auslegung von gewickelten Hochdruckbehältern erstellt. Die Grundlage der entwickelten Methoden bilden dabei jeweils stochastische naturanaloge Optimierungsheuristiken, da die betrachteten Aufgabenstellungen nicht konvex sind und derartige Verfahren flexibel eingesetzt werden können. / The full utilization of the light weight potential in the dimensioning of multilayer fiber reinforced composites requires suitable optimization tools, since a large number of design variables has to be taken into account. In this work, optimization algorithms and strategies for the solution of scientific questions for industrial applications are developed and evaluated in the design of corresponding fiber-plastic composites. In order to show the wide range of applications, three different representative topics have been chosen. It will carry out a strength optimization for multilayer composites with regard to a type-related failure criterion, devolop a damping model for material characterization and established a bivalent optimization strategy for the design of wound high-pressure vessels. The developed methods are based on stochastic natural-analog optimization heuristics, since the considered tasks are not convex and such methods can be used in a very flexible manner.