EMUS-4-Stress

EMUS || Zerstörungsfreie Charakterisierung || Sicherheit kerntechnischer Anlagen || Alterung || Ermüdung || Rohrleitungen || Prüfverfahren || Eigenspannungen ||

EMUS-4-Stress

EMUS-4-Stress ist der Kurztitel des Projekts »Zustandsüberwachungssystem auf der Basis von elektromagnetisch angeregten Ultraschall-Wandlern«.

Die Kenntnis des thermo-mechanischen Spannungszustandes von Komponenten ist essentiell für den Betrieb und die Sicherheit thermisch und mechanisch zyklisch belasteter kerntechnischer Anlagen (z. B. thermo-mechanisch beanspruchter Komponenten in Kernkraftwerken). Der nationale und auch zunehmend der internationale Umbau der Energieerzeugungsstrukturen in Richtung vermehrter Nutzung von Solar- und Windenergie erzeugt zwangsläufig auch einen Anstieg des Regellastanteiles des klassischen thermischen Kraftwerkparks, was eine Zunahme der spannungsbedingten Ermüdungsbeanspruchung bedeutet. Die Wissensbasis für Entscheidungen zum Betrieb sowie für die Instandhaltung bzw. Überwachung muss entsprechend verbessert werden. Im zunehmend wichtiger werdenden Alterungsmanagement kerntechnischer Anlagen spielt insbesondere der reale zeitliche Verlauf der thermo-mechanischen Beanspruchung eine bedeutende Rolle. Für Rohrleitungssysteme ist daher die Entwicklung einer Methode relevant, die eine Bestimmung der an der Rohrinnenwand vorliegenden thermo-mechanischen Spannungen erlaubt.

Das Gesamtziel des durch das BMWi geförderten Projekts EMUS-4-Stress besteht daher in der Entwicklung einer Methode, mit deren Hilfe man die beanspruchungsbedingten Spannungsgradienten, die sich ausgehend von der Rohrinnenwand von Rohrleitungsbauteilen aufbauen, auch bei schnellen Belastungsfolgen durch Messungen von der Außenwand her bestimmen kann, um somit eine Schadensfrüherkennung bzw. Überwachung der Komponenten in kerntechnischen Anlagen zu ermöglichen. In zwei jeweils einjährigen Machbarkeitsphasen wurde zunächst die grundlegende Anwendbarkeit der EMUS-basierten Spannungsmessung für diesen Zweck nachgewiesen. Aktuell befindet sich das Entwicklungsvorhaben in der dritten Phase (Implementierungsphase), deren Hauptziel die synergetische Verbindung von EMUS- und FAMOSi-Überwachung von Rohrleitungen ist.

Das Fraunhofer IZFP verfolgt in der dritten Phase zwei Kernziele: zum einen wird FAMOSi durch am Fraunhofer IZFP entwickelte messtechnische Komponenten auf Basis von EMUS-Wandlern erweitert, die schnelle Spannungstransienten an einer Rohrinnenwand trotz Messung von der Außenwand erfassen. Zum anderen werden hochfrequente Lastwechsel, die von FAMOSi nicht erfasst werden, durch eine am Fraunhofer IZFP trainierte Routine aus den wesentlich reaktionsschnelleren Ultraschall-Laufzeitdaten rechnerisch ermittelt. Auf diesem Wege ergänzen sich beide Techniken synergetisch.

Das Projekt EMUS-4-Stress 3 wird gemeinsam mit dem Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK) der TU Kaiserslautern sowie der Framatome GmbH bearbeitet und durch die Materialprüfungsanstalt (MPA) Stuttgart in einem Unterauftrag begleitet.

EMUS-4-Stress Eckdaten

Verbundvorhaben
Koordination durch Fraunhofer IZFP
Fördergeber: BMWi (GRS)
Laufzeit: 03/2020 bis 02/2023
Gesamtfördersumme Phase 3:
ca. 970 000 €