Materialprüfung an radioaktiven Materialien („Heiße Zelle“)

Der sichere Betrieb von Atomkraftwerken und atomaren Endlagern ist weltweit ein wichtiges Forschungsthema. Um hier ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleisten zu können müssen die verwendeten Materialien und realitätsnahen Bedingungen, in diesem Fall unter Radioaktivität, geprüft werden. Zwick liefert für ein internationales Forschungsprojekt eine Zugprüfmaschine und ein Pendelschlagwerk.
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Atomkraftwerke in Europa sind in der Regel für einen Betrieb von ca. 40 Jahren ausgelegt. Unabhängig von der Energiewende und dem damit verbundenen Ausstiegsbeschluss in Deutschland werden weltweit die Voraussetzungen für längere Laufzeiten der Kernkraftwerke (60 bis 80 Jahre) geschaffen. Die längeren Laufzeiten und die damit verbundenen Alterungseffekte in den Reaktormaterialien dürfen die Sicherheit nicht gefährden. Für ein internationales Forschungsprojekt hat Zwick ein automatisiertes Pendelschlagwerk und eine Zugprüfmaschine an Isotope Technologies Dresden (ITD) geliefert. Das ITD liefert die „heißen Zellen“ inklusive Prüfmaschinen an das Kharkow Institute of Physics and Technologies (Ukraine), hier werden die Versuche durchgeführt. Das amerikanische Energieministerium (US Department of Energy) und das zum Ministerium gehörende Labor „Oak Ridge National Laboratory“ bezuschussen dieses Forschungsprojekt.

Durch die Verlängerung der AKW Laufzeiten sind die Materialien zeitlich gesehen einer höheren Neutronendosis ausgesetzt. Wie sind die Einflüsse dadurch auf die Materialien? Sind die Verfahren und Vorhersagemodelle, mit denen die Versprödung bisher überwacht wird, auch für den Langzeitbetrieb von Kernkraftwerken geeignet oder müssen sie angepasst werden? Um diese besser beantworten zu können werden unter anderem Kerbschlagbiegeversuche und Zugversuche zur Bestimmung der Zähigkeit und Zugfestigkeit der Materialien durchgeführt.

Kerbschlagbiegeversuche

 ITD stattet ein internationales Forschungsprojekt mit mehreren sogenannten „Heißen Zellen“ aus, in welchen unterschiedliche Prüfungen an radioaktiven Materialien durchgeführt werden. Die Kerbschlagbiegeversuche werden mit einem Zwick Pendelschlagwerk RKP450 durchgeführt. Dieses hat einen automatischen Aufzug und eine stufenlos einstellbare Ausklinkhöhe. Es ist mit einer Sonderlackierung, abgesetzter Elektronik und verschiedenen anderen Maßnahmen zum Einsatz in einer heißen Zelle vorbereitet. Vor dem eigentlichen Versuch können die Proben zwischen -180°C und + 600°C temperiert werden. Durch eine automatische Zuführung und Zentrierung der Probe werden die Voraussetzungen für eine hohe Wiederholbarkeit der Versuche geschaffen.

Zugversuche

Für die Zugversuche kommt eine Prüfmaschine AllroundLine (Fmax 30 kN) zum Einsatz, die ebenfalls auf den Betrieb in radioaktiver Umgebung angepasst wurde. Hierzu gehörten beispielsweise eine Sonderlackierung und strahlungsresistente Kabelisolierungen. Zur Messung der Probenverformung wird ein laserXtens mit einem Bleigehäuse eingesetzt. Damit sind berührungslose Messungen bis 350°C innerhalb einer Temperierkammer möglich. Das komplette System ist auf die Bedienung mit einem Manipulator abgestimmt. So können auch kleine radioaktive Proben sicher eingelegt und nach dem Versuch entfernt werden.


Zwick Prüflösungen(3)

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