Dry storage casks are the most common form of spent nuclear fuel (SNF) storage in the United States. An explosion near a spent nuclear storage facility poses a serious public risk due to the potential of radioactive leakage. In this study, for the first time, the structural performance of vertical steel–concrete-steel sandwich (SCSS) and reinforced concrete (RC) casks under blast loading scenarios is studied using explicit finite element simulations considering material and geometric nonlinearity and strain rate effects. The response of the cask is investigated in terms of stress levels, deformations, and peak accelerations. The conventional weapons (CONWEP) model was used to induce a blast load on the structure at varying blast charges. The accelerations experienced by the canister and the fuel assemblies, which are critical for design are estimated. The inherent vibration damping characteristics of the cask are evaluated, and a novel damper configuration is proposed to improve the energy dissipation capacity of the system. The results showed that the general integrity of the cask could be preserved in the presence of a thick reinforced concrete layer. However, due to the lack of a damping mechanism, the blast wave can propagate through the system and result in very large accelerations in the canister and the fuel assemblies. Results also revealed that the SCSS configuration has a more ductile response compared to the RC design. The results of this study could be used for the safety evaluation and design optimization of current casks in service and other cylindrical composite containment structures.

干储存桶是美国最常见的乏核燃料（SNF）储存形式。废核存储设施附近发生爆炸，由于放射性泄漏的可能性，构成了严重的公共风险。在这项研究中，这是首次使用考虑到材料和几何非线性以及应变率效应的显式有限元模拟方法，研究了爆炸荷载作用下竖向钢-混凝土-钢夹心（SCSS）和钢筋混凝土（RC）桶的结构性能。 。根据应力水平，变形和峰值加速度研究了桶的响应。常规武器（CONWEP）模型用于在爆炸载荷不同的情况下在结构上引起爆炸载荷。碳罐和燃料组件所经历的加速度，估计对设计至关重要的。评估了桶的固有振动阻尼特性，并提出了一种新颖的阻尼器配置，以提高系统的能量消耗能力。结果表明，在存在厚的钢筋混凝土层的情况下，可以保持木桶的整体完整性。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。评估了桶的固有振动阻尼特性，并提出了一种新颖的阻尼器配置，以提高系统的能量消耗能力。结果表明，在存在厚的钢筋混凝土层的情况下，可以保持木桶的整体完整性。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。评估了桶的固有振动阻尼特性，并提出了一种新颖的阻尼器配置，以提高系统的能量消耗能力。结果表明，在存在厚的钢筋混凝土层的情况下，可以保持木桶的整体完整性。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。提出了一种新型的阻尼器配置，以提高系统的耗能能力。结果表明，在存在厚的钢筋混凝土层的情况下，可以保持酒桶的整体完整性。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。提出了一种新型的阻尼器配置，以提高系统的耗能能力。结果表明，在存在厚的钢筋混凝土层的情况下，可以保持木桶的整体完整性。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。但是，由于缺少阻尼机制，爆炸波可以传播通过系统，并导致罐和燃料组件中的加速度很大。结果还显示，与RC设计相比，SCSS配置具有更好的延性响应。这项研究的结果可用于在役和其他圆柱形复合安全壳结构中现有木桶的安全性评估和设计优化。