Bessere Überwachung von Kernreaktorkomponenten
Ziel des europäischen Forschungsprojekts THERFAT war es, derzeitige Methoden und Instrumente zur Prüfung von T-Rohrstücken genauer und zuverlässiger zu machen. Durch das Mischen heißer und kalter Flüssigkeiten treten hohe und häufige Temperaturwechsel auf, die das Material von T-Stücken ermüden und Temperaturwechselrisse entstehen lassen können. Da mit Thermoelementprüfungen solche zyklisch auftretenden Phänomene nicht immer zuverlässig identifiziert werden, muss die Integrität der T-Stücke experimentell und mathematisch simuliert werden. Wissenschaftler des Technischen Forschungszentrums VTT in Finnland verglichen ausgewählte Aspekte bei der Prüfung von T-Stücken mit Ergebnissen kritischer Experimente und numerischer Analysen. Die Anfangsbelastung durch Wärmespannung wurde mit praktischen technischen Prüfverfahren geschätzt, u.a. durch Grobmessungen des Thermoschockverhaltens oder verbesserte rechnergestützte Strömungsdynamikanalyse. Mit Common-Code-Verfahren konnten Schwellenwerte für Anfangsrisse zuverlässig vorhergesagt und anschließend in Zerstörungstests verifiziert werden. Bei Temperaturschocks bildet sich typischerweise ein Netz von Oberflächenrissen. Die Materialfunktion des T-Stücks wird durch diese willkürlichen Rissmuster nicht beeinträchtigt, solange keine ausgebildeten Risse entstehen. Für die Bewertung der Widerstandsfähigkeit von T-Stücken gegenüber Temperaturschocks eignen sich Modelle, die die Risswachstumsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Temperatur vorhersagen. Um die Ergebnisse aus Untersuchungen zu Rissinitiierung und -ausbreitung in verbesserte praktische Verfahren zur Vorhersage der thermischen Ermüdung zu integrieren, wurde eine Kombination aus experimentellen und analytischen Methoden vorgeschlagen. So gewinnt man neue Erkenntnisse darüber, unter welchen Bedingungen Temperaturwechselrisse fortschreiten oder stagnieren und wie signifikante thermische Belastungen reduziert werden können. Die holistische Herangehensweise bei der Risikobewertung von T-Stücken ist ein erster Schritt, um die Betriebsbedingungen von Kernanlagen zu optimieren.
