STRUMAT-LTO

STRUMAT-LTO steht für »STRUctural MATerials research for safe Long Term Operation of Light Water Reactors« (Forschung zu Strukturwerkstoffen für den Langzeit-Betrieb von Leichtwasser-Reaktoren).  

Als Reaktion auf den Klimawandel hat die EU-Kommission den SET-Plan ins Leben gerufen, der Initiativen zur beschleunigten Entwicklung und Anwendung kohlenstoffarmer Technologien definiert. Innerhalb des SET-Plans wurde seitens Europäischer Union (EU) festgelegt, dass die Kernenergie innerhalb der EU hinsichtlich deren Ziele zur Verringerung der Treibhausgas-Emissionen eine grundlegende Rolle spielen und in hohem Maße zur Verbesserung der Unabhängigkeit, Sicherheit und Vielfalt der Energieversorgung der EU beitragen wird. Als vielversprechender Weg zur Erreichung der Zwischenziele für die Dekarbonisierung beim Energiewandel bis 2050 wurde der Langzeitbetrieb (Long Term Operation, LTO) bestehender Kernkraftwerke (KKW) identifiziert. Dies ist in einer erheblichen Anzahl von Ländern mit etablierten Nuklearprogrammen gängige Praxis. Ein kritisches Problem im Kontext dieses Langzeitbetriebs betrifft die hauptsächlich durch Neutronenbestrahlung verursachte Versprödung des Reaktordruckbehälters (RDB).

Die bisherige Forschung zur RDB-Versprödung hat in früheren Versuchsprogrammen mehrere Fragen aufgeworfen oder offen gelassen, die im Folgenden aufgelistet sind. Diese werden im Rahmen von STRUMAT-LTO aufgegriffen:

• Positive Synergieeffekte der Legierungsbestandteile Nickel, Mangan und Silizium (Ni, Mn, Si) bei hohen Fluenzen
• Validierung der Gleichungen zum Versprödungsverlauf bei LTO über 60 Jahre
• Da zunehmend ein Mangel an Überwachungsmaterial (Charpy-Proben) besteht, ist ein Lösungsansatz der Übergang zu Miniaturproben für Überwachungstests; aus diesem Grund werden Testmethoden, die auf Miniatur-Proben (sub-Charpy-Größe) basieren, zur Charakterisierung von Änderungen der Materialeigenschaften in Folge der Neutronenbestrahlung in Betracht gezogen

In diesem Zusammenhang trägt das Fraunhofer IZFP dazu bei, die qualitative und quantitative Materialcharakterisierung der Versprödung von Miniaturproben durch zerstörungsfreie Ultraschallverfahren zu ergänzen. Hierzu soll die spezielle Eignung von Ultraschallverfahren im Hochfrequenzbereich genutzt werden, welche die Charakterisierung der Mikrostruktur von Werkstoffen ermöglichen. Einerseits kann auf diese Weise das mögliche Voranschreiten von Versprödung erkannt werden. Andererseits werden Referenzdaten aus zerstörenden Untersuchungen der Partner genutzt, um eine Methode zur zerstörungsfreien Vorhersage von Materialparametern oder mechanischen Eigenschaften der Proben zu entwickeln. Die zerstörungsfrei ermittelten Kenngrößen können zudem letztlich dazu verwendet werden, um die am besten geeignete zerstörende Methodik zur Charakterisierung von Mikrostrukturen zu identifizieren.

Im STRUMAT-LTO-Konsortium kommen folgende europäische und auch einige außereuropäische Institutionen zusammen, die u.a. im Kernkraftbereich tätig sind:

• MTA-EK (Ungarn)
• NRG (Niederlande)
• HZDR EV (Deutschland)
• CIEMAT (Spanien)
• UJV REZ, a. s. (Tschechien)
• BAY ZOLTAN (Ungarn)
• VTT (Finnland)
• JRC - EC (Belgien)
• UKAEA (Großbritannien)
• VUJE AS (Tschechien)
• SSTC NRS (Ukraine)
• CNRS (Frankreich)
• INR NASU (Ukraine)
• STUBA (Slovakei)
• ARB-NPPS (Ukraine)
• IPP Center LLC (Ukraine)
• SEC-NRS (Russland)
• Fraunhofer IZFP (Deutschland)