07. Nov 2017

Laut ENSI hat die Überprüfung gezeigt, dass das Risiko von stark erhöhten Kohlenstoffgehalten in den Komponenten der Dampferzeuger gering bis sehr gering ist.

ENSI: Kohlenstoffgehalt der Dampferzeuger in Beznau und Gösgen nicht zu hoch

(ENSI) Die Dampferzeuger in Beznau und Gösgen weichen bezüglich des Kohlenstoffgehaltes nicht von den Auslegungsanforderungen ab. Dies hat die Überprüfung der Herstellungsdokumente ergeben. Die Strukturintegrität der einzelnen Bauteile der Dampferzeuger ist mit grosser Marge gewährleistet.


„Für alle Dampferzeuger-Schmiedeteile wurde die Übereinstimmung mit der Fertigungsspezifikation bestätigt“, fasst Georg Schwarz, stellvertretender Direktor des Eidgenössischen Nuklearsicherheitsinspektorats ENSI und Leiter des Aufsichtsbereichs Kernkraftwerke, das Resultat der Überprüfung zusammen. „Aus Sicht des ENSI sind auf Basis dieser Erkenntnisse keine weiteren Massnahmen erforderlich.“

Strukturintegrität sei gewährleistet
Die Überprüfung hat gezeigt, dass das Risiko von stark erhöhten Kohlenstoffgehalten in den Komponenten der Dampferzeuger gering bis sehr gering ist. Einzig bei der Rohrplatte in einem Dampferzeuger im Kernkraftwerk Beznau wurde ein erhöhter Kohlenstoffgehalt gemessen. Dieser liegt aber noch unterhalb des Maximalwerts, der gemäss der American Society of Mechanical Engineers ASME zulässig ist. Das Kernkraftwerk Beznau legte zudem dar, dass die Strukturintegrität der Rohrplatten selbst bei einem allfällig erhöhten Kohlenstoffgehalt mit einer grossen Marge gewährleistet ist.

Überprüfung nach Berichten aus Frankreich
Im Juni 2016 hatte das ENSI gefordert, dass die Werke Informationen einholen und prüfen, ob Bauteile der Schmiede Creusot Forge mit allfällig fehlerhafter Herstellungsdokumentation im Einsatz waren oder sind. Alle Werke konnten bestätigen, dass die Herstellungs- und Materialzeugnisse für alle verwendeten Schmiedeteile für die sicherheitsrelevanten Hauptkomponenten vollständig dokumentiert sind.

Parallel dazu, aber unabhängig von der Fälschungsthematik, gab es aus Frankreich Informationen über mögliche Materialprobleme bei den Dampferzeugen der Druckwasserreaktoren. In einer Reihe von Reaktoren wiesen die geschmiedeten Stahlteile der Dampferzeuger erhöhte Kohlenstoffanteile auf. Dies hat das ENSI Ende 2016 veranlasst, die Dampferzeuger von den Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren Beznau und Gösgen ebenfalls überprüfen zu lassen. Die Betreiber reichten die Unterlagen fristgerecht im Frühling 2017 ein. Das ENSI prüfte diese mit Unterstützung des Schweizerischen Vereins für technische Inspektionen SVTI.


Segregation führt zu erhöhtem Kohlenstoffgehalt
Die Grosskomponenten der Atomkraftwerke werden in der Regel aus einem Block geschmiedet, der gegossen wird. Die Löslichkeit verschiedener Zusatzelemente, wie zum Beispiel Kohlenstoff, ist im Festkörper geringer als in der Schmelze. Dadurch entstehen beim Abkühlen des Gussstücks Entmischungen, so genannte Segregationen. Da die Schmelze von aussen nach innen erstarrt, ist die als letztes erstarrte Gussstückmitte am stärksten von den Segregationen betroffen.

Bei der Kohlenstoffsegregation wird unterschieden zwischen:

  • positiver Segregation: Zone im Kopfbereich des Gussstückes mit Kohlenstoffkonzentrationen grösser als den spezifizierten Werten.
  • negativer Segregation: Zone im Bodenbereich des Gussstückes mit Kohlenstoffkonzentrationen kleiner als den spezifizierten Werten.

Durch stark erhöhten Kohlenstoffgehalt werden Zugfestigkeit und Streckgrenze erhöht, der Widerstand gegenüber Sprödbruch hingegen nimmt wegen der abnehmenden plastischen Verformbarkeit (Duktilität) ab. Daher ist die Zone mit positiver Kohlenstoffsegregation von Bedeutung. Sowohl beim Schmieden als auch beim nachfolgenden maschinellen Bearbeiten des Gussstückes wird der massgebliche Teil dieser Segregationszonen in der Regel durch Abschneiden entfernt. Bei nicht ausreichendem Abschneiden können positive Kohlenstoffsegregationszonen, die den Sollwert überschreiten, im fertigen Bauteil vorhanden sein.

Max. 0.25 Prozent Kohlenstoffgehalt
Betroffen sind insbesondere Schmiedeteile aus grossen Gussstücken, bei welchen die Gussstückmitte nicht entfernt wurde. Bei Dampferzeugern sind dies die Wasserkammer, die Rohrbodenplatte sowie die Deckelkalotte. Für die Komponenten des Primärkreislaufes eines Kernkraftwerkes muss sichergestellt sein, dass sie den auftretenden Belastungen widerstehen und ihre Funktion erfüllen. Ausgehend von diesen Anforderungen werden für die Dampferzeugerteile, wie die Wasserkammer und Rohrbodenplatten, legierte Stähle mit Kohlenstoffgehalten bis max. 0.25 Prozent verwendet.

Text: Eidgenössisches Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI


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