Analyse von Simulationsexperimenten zu nuklearen Kernschmelzunfällen - Beitrag der Metallographie -

Das Verhalten des Reaktordruckbehälters bei Kernschmelzstörfällen ist von hoher sicherheitstechnischer Bedeutung für die Beherrschung derartiger Störfälle. An der Königlichen Technischen Hochschule Stockholm werden dazu EU-geförderte Simulationsexperimente (FOREVER) durchgeführt. Der untere Teil eines 1:10 skalierten Druckbehälters wird mit einer oxidischen, ca. 1200 °C heißen Schmelze und mit Innendruck belastet. Die dabei auftretenden Temperaturen und Dehnungen werden in Abhängigkeit von der Zeit während des Experimentes gemessen. Metallografische Untersuchungen nach Abschluss des Experimentes geben zusätzliche Informationen über die aufgetretenen Belastungen. In Abhängigkeit von der axialen und radialen Position lassen sich eine Reihe typischer Strukturen nachweisen, wie Oxidschichten, Reaktionszonen mit der Kernschmelze, Entkohlungszonen, bainitische Zonen oder Bereiche mit ferritisch-perlitischem Zeilengefüge. Von besonderem Aussagewert ist die räumliche Verteilung der Kriechporen. Glühexperimente an den Proben mit unbeeinflussten Ausgangsgefüge liefern eine Vergleichsgefügereihe. Auf diese Weise können die Maximaltemperaturen ebenso wie die axialen und radialen Temperaturgradienten abgeschätzt werden. Die metallografischen Befunde bestätigen die FEM-Vorausrechnungen der Experimente.