Thermische Beanspruchung und Bauteilversagen in Kernkraftwerken
Die Mitgliedsstaaten der EU sind dazu gezwungen, ihre CO2-Emissionen zu reduzieren. Viele dieser Staaten wollen daher die Nutzung der bestehenden Kernkraftwerke (KKW) ausweiten oder sogar neue Kernkraftwerke bauen. Ein hervorragendes Beispiel für diese Strategie ist Frankreich. Der größte französische Energieerzeuger, die Électricité de France (EDF), hat an einem Forschungsprojekt teilgenommen, im Zuge dessen die Langzeitrisiken der thermischen Ermüdung bewertet werden sollten. Im Rahmen dieses Projekts, das den Namen THERFAT trägt und von der Europäischen Atomgemeinschaft (Euratom) unterstützt wurde, wurden hauptsächlich T-Stücke untersucht. Das Phänomen des mechanischen Versagens wurde bereits ausgiebig erforscht. Forschungsprojekte zum thermischen Versagen sind bisher allerdings eher selten. Von der Électricité de France wurden umfangreiche Labortests durchgeführt, bei denen T-Stücke unterschiedlichen thermischen Beanspruchungen ausgesetzt wurden. Ziel war es, während dieser Labortests nicht nur Bedingungen ähnlich denen in KKWs zu schaffen, sondern auch, extreme Temperaturschocks zu simulieren. Die Ergebnisse waren ermutigend, da die Bauteile höheren Belastungen standhalten konnten, als in den relevanten Spezifikationen der American Society of Mechanical Engineers (ASME, Berufsverband der US-amerikanischen Maschinenbauingenieure) vorgegeben sind. Dadurch war es der EDF möglich, bestehende Theorien bezüglich des Bauteilverhaltens bei thermischer Belastung zu validieren. Es konnte ermittelt werden, dass die Zahl der Lastzyklen bis zur Rissbildung bei mechanischer und thermischer Beanspruchung identisch ist. Bei Rissen, die durch mechanische Belastung entstanden sind, kommt es allerdings zu einem Risswachstum, der zu einem Bauteilversagen führt. Thermisch induzierte Risse dagegen tendieren nicht zu einem ausgeprägten Wachstum. Die Électricité de France betont, dass diese Ergebnisse nicht nur Gültigkeit für T-Stücke haben, sondern auch auf andere kritische Bauteile innerhalb von KKWs übertragen werden können.
