Applikationen der Nuklearindustrie
Werkstoffprüfung und Thermische Sicherheit in der Nuklearindustrie
Herausforderungen und Sicherheitsaspekte
Die Materialien im Nuklearbereich müssen gleichzeitig hohen mechanischen, thermischen und strahlungsbedingten Beanspruchungen standhalten. Wesentliche Parameter sind neben Wärmeleitfähigkeit und Ausdehnungsverhalten auch Stabilität gegenüber Korrosion und Bestrahlungsschäden.
Nuklearenergie
In Bereichen wie der Kernenergie ist das Wissen um die thermischen Charakteristika der verwendeten Werkstoffe ein wichtiger Sicherheitsfaktor.
Hierbei gilt es insbesondere, ein Austreten der im Nuklearkraftwerk oder bei einem Nuklearantrieb entstehenden Radioaktivität aus dem Reaktor zu verhindern. Das kann nur gelingen, wenn für die Konstruktion Materialien genutzt werden, die sowohl der Strahlung als auch den hohen Betriebsdrücken und -temperaturen dauerhaft widerstehen.
Um diese zu ermitteln, hat LINSEIS Messgeräte entwickelt, bei denen die elektronischen Bauteile vom Messgerät getrennt wurden.
Fortschritte in der Materialforschung für Reaktoren
Moderne Forschungsprojekte konzentrieren sich auf die Entwicklung innovativer zirkonbasierter Legierungen, keramischer Kompositsysteme und neutronenbeständiger Materialien für Brennstäbe und Reaktorgehäuse. Die gezielte Analyse von Materialaltern, Mikrorissen und Phasenumwandlungen unter Reaktorbetrieb gehört zu den wichtigsten Aufgaben der thermischen Analyse.
Thermische Analyseverfahren und ihre Vorteile
Spezialisierte Messgeräte mit strahlungsresistenter Bauweise liefern präzise Daten über thermische Eigenschaften selbst bei extremen Bedingungen. Wichtig sind:
- In-situ-Messungen bei realen Betriebsdrücken und Temperaturen
- Separierte Elektronik zur Minimierung von Störeinflüssen
- Validierung der Sicherheitsmargen für alle sicherheitsrelevanten Komponenten
Molten Salts und neue Reaktortypen
Innovative Kernspaltungs- und Kernfusionsreaktoren nutzen FLiNaK und vergleichbare Salze als Kühl- oder Transfermedien. Deren Analyse umfasst die Überprüfung von Viskosität, Korrosionsresistenz und der thermischen Langzeitstabilität bei fortlaufender Bestrahlung.
Praktische Anwendungen und Zukunftsperspektiven
- Prüfkonzepte für neue Reaktortypen wie Small Modular Reactors (SMR)
- Simulation und Test von Störfallszenarien
- Langzeitüberwachung und Lebensdaueranalyse von Reaktorkomponenten
- Entwicklung von Notfallmaterialien mit optimierten thermischen Barriereeigenschaften
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