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ENSI Erfahrungs- und Forschungsbericht 2011

Schweissmaterials überwiegend derart orientiert,

dass sich die Rissfortschrittsrichtung in Schweiss-

richtung befindet (TL). Bei dieser Probenorientie-

rung umfasst die Rissfront mehrere Schweisslagen

mit einem makroskopisch inhomogenen Gefüge,

für welches die Masterkurve-Methode streng ge-

nommen nicht gilt. Im Jahr 2011 wurde deshalb

experimentell untersucht, ob TL-orientierte Proben

für die bruchmechanische Prüfung von Schweiss-

material nach der Masterkurve-Methode geeignet

sind.

Die bruchmechanischen Versuche vom Vorjahr

mit TL-orientierten Proben wurden 2011 fort-

gesetzt und a/jointfilesconvert/360025/bgeschlossen. Zum Vergleich der

Messergebnisse wurden gleichartige Versuche

mit TS-orientierten Proben (Rissfortschritt in Di-

ckenrichtung, senkrecht zur Schweissrichtung)

durchgeführt. In den TS-Proben umfasst die Riss-

front homogenes Gefüge von einer bestimmten

Schweisslage. Auch diese Versuche sind a/jointfilesconvert/360025/bge-

schlossen und ausgewertet. Nach Abschluss

der Experimente wurden die Ergebnisse an den

TL- und TS-orientierten Proben verglichen, und

es wurden einige Schlussfolgerungen a/jointfilesconvert/360025/bgelei-

tet. Die mittels TL-Proben bestimmten Referenz-

temperaturen liegen leicht über den Werten der

TS-Proben. Es wurde ermittelt, dass die Bruch-

zähigkeitswerte der TL-Proben geringere Streu-

ungen aufweisen als die entsprechenden Werte

der TS-Proben. Damit wird bestätigt, dass auch

mit den TL-orientierten Proben aus mehrlagigen

Schweiss verbindungen bruchmechanische Kenn-

werte mit der Masterkurve-Methode bestimmt

werden können.

Ein weiterer Schwerpunkt 2011 waren die frakto-

grafischen und metallografischen Untersuchungen

zur Verteilung der Rissinitiierungsorte entlang der

Rissfront. An einer repräsentativen Anzahl von Pro-

ben wurde untersucht, ob spezielle mikrostruktu-

relle Bereiche vorkommen, in denen die Risse be-

vorzugt starten. Es wurde jedoch festgestellt, dass

sowohl für die TL- als auch für die TS-orientierten

Proben die Rissinitiierungsorte über der gesamten

Rissfront statistisch gleichmässig verteilt sind. Da-

mit wird eine weitere Bedingung für die Anwen-

dung der Masterkurve-Methode zur bruchmecha-

nischen Prüfung erfüllt.

Bedeutung des Projekts,

Beitrag zur nuklearen Sicherheit

Die Integrität des RDB ist zur Gewährleistung der

Kernkühlung und als eine der mehrfachen Barrie-

ren, die das radioaktive Inventar einschliessen, von

grosser Bedeutung. Die Sicherheit des RDB muss zu

jedem Zeitpunkt gewährleistet und nachweisbar

sein. Diese Forderung gilt für den bestimmungsge-

mässen Betrieb und bei Störfällen, besonders beim

postulierten Kühlmittelverlust-Störfall.

Bei der Auswertung der Ergebnisse wurde fest-

gestellt, dass bei Datensätzen von Proben aus un-

terschiedlichen Dickenlagen (unterschiedliche

Schweisslagen) mit einer grösseren Streuung der

Bruchzähigkeitswerte gerechnet werden muss als

bisher angenommen. Diese vom Material verur-

sachte Streuung ist in der gemäss Prüfstandard

der Masterkurve-Methode ermittelten Standard-

abweichung nicht enthalten. Bei der Verwendung

der Methode im Rahmen der Sprödbruch-Sicher-

heitsnachweise des RDB muss diese Streuung an-

gemessen berücksichtigt werden. Die Vorgehens-

weise bei Anwendung der Masterkurve-Metho-

de zum Sprödbruch-Sicherheitsnachweis des RDB

wurde in der Richtlinie ENSI-B01 entsprechend an-

gepasst.

Ausblick

Die wesentlichen Untersuchungen und Auswer-

tungen des ursprünglich geplanten Versuchspro-

grammes wurden vom Auftragnehmer fachge-

recht durchgeführt. Die Ergebnisse fanden Ein-

gang in die Anforderungen des ENSI bei der An-

wendung der Masterkurve-Methode zum Spröd-

bruch-Sicherheitsnachweis des RDB.

Es wurden ergänzende Untersuchungen mit dem

Auftragnehmer vereinbart, die einige der bishe-

rigen Erkenntnisse weiter absichern sollen. Zu-

nächst werden die Kerbschlag-Biegeversuche mit

TL- und TS-orientierten Proben ausgewertet und

mit den Ergebnissen der bruchmechanischen Un-

tersuchungen verglichen. Weiterhin sind zusätz-

liche fraktografische und metallografische Unter-

suchungen vereinbart worden. Die Bewertung,

wie das Gefüge des Schweissgutes die Rissinitiie-

rungsorte beeinflusst, soll unter anderem damit

validiert werden.

Für die Untersuchungen wurde Schweissmate-

rial einer Umfangschweissnaht des nicht in Be-

trieb genommenen RDB der deutschen Anlage

Biblis C verwendet. Bei der Auswertung der Un-

terlagen zur Herstellung der Schweissnaht erga-

ben sich einige offene Punkte, die weiter abzu-

klären sind.

Aufgrund des erweiterten Untersuchungs-

programmes wurde vom ENSI die Laufzeit des

Vertrages bis zum 31. Dezember 2012 verlän-

gert.

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