Ungleiche Materialien in Kernkraftwerken
Mischnähte von Metallen verbinden in der Regel ferritische Stahlrohrdüsen von Druckbehältern mit austenitischen Edelstahlenden. Bei diesen Schweißverbindungen werden Nickel-Basis-Legierungen als Zusatzwerkstoff verwendet, da ihre Wärmeausdehnungseigenschaften beiden Arten von Stahl ähnlich sind. Offensichtlich ist die Beibehaltung der Integrität solcher Schweißverbindungen bei Defekten aufgrund von Spannungskorrosion und Materialmüdigkeit von größter Bedeutung für die Sicherheit von Kernkraftwerken. Allerdings mangelt es immer noch an standardisierten Verfahren zur Fehlerabschätzungen für mehrmetallische Komponenten. Mit dieser Notwendigkeit der Standardisierung für die Integritäts- und Leck-vor-Bruch-Beurteilung befassten sich EU-finanzierte Forscher im Rahmen des Projekts MULTIMETAL (Structural performance of multi-metal component). Ziel des Forschungsprojekts war es, trotz der Inhomogenität von Mischnähten die Untersuchungen des Bruchverhaltens zu verbessern. Um dies zu erreichen, führte das Team von MULTIMETAL eine Reihe von Bruch- und Zugversuchen in west- und osteuropäischen Leichtwasserreaktoren durch, um Felddaten zu typischen Schweißnähten zu sammeln. Es fand erhebliche Schwankungen bei den lokalen Dehnungseigenschaften, Bruchfestigkeit und Mikrostrukturen. Der Felddatensammlung folgten numerische Analysen der strukturellen Integrität der untersuchten Schweißungen. Die innovativen Berechnungen basierten auf neuen Ansätzen für die mikromechanische Modellierung und die Ergebnisse wurden durch umfangreiche Labortests an drei Schweiß-Mock-ups unterstützt. Die Kombination von Modellierung und Interpretation der Ergebnisse half den Wissenschaftlern, Leitlinien für die Messung von unterschiedlichen Schweißmaterialeigenschaften zu entwickeln. Noch wichtiger war die Entwicklung eins Good-Practice-Ansatzes, der zur Harmonisierung der Bruchbewertungsverfahren führen könnte. Die Projektergebnisse füllten nicht nur eine riesige Lücke in Bereich der Materialcharakterisierung, sie werden auch dazu beitragen, die Wettbewerbsfähigkeit der europäischen Nuklearindustrie zu stärken, in sie Kernkraftwerken helfen, die hohen Sicherheitsstandards aufrechtzuerhalten.
Schlüsselbegriffe
Kernkraftwerke, Leichtwasserreaktor, Schweißverbindungen, Metallschweißnähte, mikromechanische Modellierung
