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ENSI Erfahrungs- und Forschungsbericht 2011

dellen erfolgreich durchgeführt. Weitere Plausibili-

tätsüberprüfungen zur durchgeführten Parameter-

studie sollen im Folgeprojekt bearbeitet werden.

Bedeutung des Projekts,

Beitrag zur nuklearen Sicherheit

Die Strukturintegritätsnachweise des RDB un-

ter Berücksichtigung der Werkstoffalterung sind

insbesondere für den geplanten Langzeitbetrieb

der Schweizer Kernkraftwerke sehr wichtig. Da-

bei ist eine Vielzahl von Einflussgrössen zu beach-

ten. Neben den Aspekten der werkstoffkundlichen

Alterung müssen auch die Nachweisgrenzen und

Mess unsicherheiten der eingesetzten zerstörungs-

freien Messtechniken berücksichtigt werden. PISA

ist in internationale Projekte zur Beurteilung mo-

derner probabilistischer Modelle für Strukturinteg-

ritätsnachweise eingebunden. Im Rahmen des

Projekts PISA wurden wichtige Fragestellungen

identifiziert, die im Folgeprojekt bearbeitet werden

sollen. Damit sollen auch der Kompetenzerhalt

und Wissensausbau (Forschung) auf dem Gebiet

der Sprödbruch-Sicherheitsnachweise des RDB in

der Schweiz sichergestellt werden.

Ausblick

Der Aufbau einer zerstörungsfreien Messtechnik zur

Bestimmung des Versprödungsgrads durch Messung

des Seebeck-Koeffizienten ist nach Einschätzung des

ENSI im Rahmen des Forschungsprojekts PISA ab-

geschlossen. Es konnte gezeigt werden, dass mit-

tels dieser thermoelektrischen Messung der Versprö-

dungsgrad an bestrahlten Kerbschlagbiegeproben

unter Laborbedingungen ermittelt werden kann.

Basierend auf den Ergebnissen der Literaturstudie

soll sich das Nachfolgeprojekt auf spezifische Fra-

gestellungen zur RDB-Integrität fokussieren. Da-

bei sollen vertieft moderne probabilistische Mo-

delle beurteilt und mit eigenen Berechnungen er-

gänzt werden. Von Interesse ist die Diskussion der

berechneten Sicherheitsmargen, dabei sollen ins-

besondere die spezifischen Randbedingungen für

den Langzeitbetrieb berücksichtigt werden.

1.1.9 Bruchmechanische Bewertung

von Reaktordruckbehälter-

Mehrlagenschweissnähten

Auftragnehmer: Helmholtz-Zentrum Dresden-Ros-

sendorf

ENSI-Projektbegleiter: Dietmar Kalkhof

Bericht der Forscher in Anhang A

Einleitung

Bei den Werkstoffen des Reaktordruckbehälters

(RDB) im kernnahen Bereich führen die Bestrah-

lung mit schnellen Neutronen und die darauf fol-

genden Reaktionen im Material zu einer Abnahme

der Zähigkeit. Diese Materialveränderungen der

RDB-Werkstoffe werden durch ein spezielles Über-

wachungsprogramm zeitlich voreilend geprüft und

quantifiziert. Die Ergebnisse fliessen in den sicher-

heitstechnischen Nachweis der strukturellen Integ-

rität des RDB und in die betrieblichen An- und Ab-

fahrbegrenzungen sowie in die Mindesttempera-

tur-Festlegung der wiederholten Druckprüfung

des Reaktorkühlsystems ein.

Der wesentliche Werkstoffkennwert bei der

Sprödbruchabsicherung des RDB ist die Zähig-

keit bzw. die Bruchzähigkeit k

. Die k

, T-Kurve

(ASME k

-Kurve Section XI) für den jeweiligen

Werkstoff wird nach dem klassischen RT

NDT

- oder

dem Master kurve-Konzept RT

bzw. RT

ref

indi-

ziert. Die klassische RT

NDT-

Methode ermittelt auf

indirektem, halbempirischem Weg eine Referenz-

temperatur und beruht auf der gesicherten An-

nahme, dass der aktuelle Werkstoffzustand durch

die Indexierung der unteren Grenzkurve der

Bruchzähigkeit mit RT

NDT

erfasst werden kann. Die

moderne Masterkurve-Methode ermöglicht die

direkte Bestimmung der Bruchzähigkeit an unbe-

strahltem und bestrahltem Werkstoff sowie der

auf den aktuellen Werkstoffzustand justierten Re-

ferenztemperatur. Die Masterkurve-Methode ba-

siert auf werkstoffwissenschaftlichen und statis-

tischen Modellen.

Die Anwendung der Masterkurve-Methode ist in

der ENSI-Richtlinie B01 geregelt und wird als Alter-

native zum klassischen Verfahren vom ENSI akzep-

tiert. Obwohl die Masterkurve-Methode wesent-

liche Vorteile gegenüber der klassischen Methode

bietet, gibt es noch einige offene Fragen. Insbe-

sondere der Einfluss von inhomogenem Material

(Mehrlagenschweissgut) auf die Bestimmung der

Bruchzähigkeit und Referenztemperatur ist bisher

wenig untersucht.

Projektziele des Berichtsjahres

und wichtige Ergebnisse

Das Projektziel besteht in der Überprüfung der An-

wendbarkeit der Masterkurve-Methode für RDB-

Mehrlagenschweissnähte und der Validierung

notwendiger Sicherheitsmargen bei Anwendung

der Methode im Rahmen der Sprödbruch-Sicher-

heitsnachweise des RDB. In den schweizerischen

Kernkraftwerken sind die Bestrahlungsproben des

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