Erfahrungs- und Forschungsbericht 2012 - Ensi

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Erfahrungs- und Forschungsbericht 2012 - Ensi

sowie durch Brennstofflieferungen aus Kernkraftwerken

unterstützt. Die Steuerung durch das Dreieck

Board of Management, Programme Group und Projektleitung

ist konsens- und resultatorientiert. Ingesamt

wird das HRP dem Ruf als Vorzeigeforschungsprojekt

der NEA gerecht.

Mit dem Engagement des ENSI, des PSI und der

Kernkraftwerke beim HRP gewinnt die Schweiz

neue Erkenntnisse im Bereich Brennstoff- und Materialsicherheit

und kann ihre eigene Kompetenz auf

diesem Gebiet verstärken. Die Ergebnisse des Projekts,

insbesondere die Versuchsserie IFA-650, hatten

zusammen mit denen des Studsvik Cladding Integrity

Projects SCIP-II (siehe Kapitel 1.1.3) im Jahre

2012 unmittelbaren Nutzen für die Aufsichtstätigkeit

des ENSI. Gestützt auf die Experimente zu Kühlmittelverlust-Störfällen

bei beiden Projekten hat das

ENSI die Betreiber der Schweizer Kernkraftwerke

aufgefordert, die Übertragbarkeit der Versuchsergebnisse

auf ihre Anlagen zu überprüfen.

Ausblick

Die Arbeiten des Projekts liegen gut im Zeitplan. Mit

dem Jahr 2013 beginnt bereits die Planung für die

Projektphase 2015–2017. Voraussichtlich wird, wie

vor der laufenden Phase, gegen Ende 2013 oder Anfang

2014 eine Veranstaltung durchgeführt werden,

bei der die Schweizer Beteiligten ihre Anliegen für

die kommenden Jahre zusammen mit der HRP-Projektleitung

diskutieren können. Bereits bei der letzten

Sitzung des Halden Board of Management im

Dezember 2012 wurde von Schweizer Seite ein Antrag

eingebracht, dass in Zukunft noch mehr als bisher

Vorausrechnungen für Experimente im Halden-

Reaktor durchgeführt werden sollen.

1.1.2 Untersuchungen an

Halden-Proben IFA-638

Auftragnehmer: Paul Scherrer Institut PSI

ENSI-Projektbegleiter: Andreas Gorzel

Bericht der Forscher in Anhang A

Einleitung

Die Versuchsreihe IFA-638 am Forschungsreaktor in

Halden (siehe auch Kapitel 1.1.1) befasste sich mit

Korrosionsversuchen von Hüllrohrmaterialien auf

Zirkoniumbasis bei hohen Brennstoff-Abbränden.

Während des Einsatzes kommt es an der Aussenseite

der Hüllrohre zur Bildung einer oxidierten Grenzschicht.

Im Rahmen dieses Projekts wurden an einigen

IFA-638-Hüllrohrproben die Mikrostrukturen

der Grenzschicht und ihrer Umgebung mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie

(TEM) untersucht.

Damit soll zum besseren Verständnis von Oxidationsvorgängen

unter den Bedingungen von Druckwasserreaktoren

beigetragen werden.

Projektziele des Berichtjahres

und deren Umsetzung

Bei den sechs Proben handelte es sich sowohl um in

Leistungsreaktoren vorbestrahltes als auch erst im

Halden-Reaktor bestrahltes frisches Material. 2011

wurden vier Proben dreier verschiedener Legierungstypen

(M5 frisch/vorbestrahlt, E 635 frisch, ZIRLO

frisch) elektronenmikroskopisch untersucht, 2012

die restlichen zwei Proben (ZIRLO vorbestrahlt, Alloy

A frisch). Je nach Legierungstyp wurden verschiedene

Arten von Ausscheidungen in der Grenzschicht

und in ihrer Umgebung festgestellt. Alle Ausscheidungen

zeigten einen gewissen Grad der Auflösung

bei Bestrahlung. Dieser Effekt ist im Oxid stärker als

im Metall. In Legierungen mit hoher Oxidationsresistenz

waren keine oder nur wenige eisenhaltige

Ausscheidungen nachweisbar. Ausscheidungen mit

Chrom und Niob (Typ βNb) oxidieren verzögert und

erst wenn sie bereits deutlich in der Oxidschicht liegen.

Zusammen mit anderen, früher durchgeführten Untersuchungen

bestätigen die nun vorliegenden Ergebnisse,

dass niobhaltige Hüllrohr-Legierungen,

wie sie für neuere Brennelemente verwendet werden,

eine höhere Resistenz gegenüber Oxidation

und Auflösung von Ausscheidungen besitzen als andere

Zirkonium-Legierungen. Das Projekt wurde damit

abgeschlossen.

Bedeutung des Projekts,

Beitrag zur nuklearen Sicherheit

Die Oxidation des Hüllrohrs ist ein im Reaktorbetrieb

relevanter Auslegungsparameter. Sie darf bestimmte

vorgeschriebene Grenzen nicht überschreiten und

hat bei den in schweizerischen Anlagen erreichten

hohen Abbränden besondere Bedeutung. Neu entwickelte

Hüllrohrmaterialien, zum Teil auch die in

diesem Projekt verwendeten, sind in verschiedenen

Vorläufer-Brennelementen im Einsatz. Der Abbrand

von zwei der verwendeten Proben liegt zudem im

Bereich der geltenden Grenzwerte für die schweizerischen

Reaktoren. Durch die Untersuchung der Oxidationsvorgänge

können die bestehenden Modelle

auf eine breitere physikalische Grundlage gestellt

werden. Damit wird die Datenbasis für Entscheide

der Aufsicht über die Zulassung von Brennelementen

verbessert.

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ENSI Erfahrungs- und Forschungsbericht 2012

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