Programm zur Bestimmung der Strukturzuverlässigkeit passiver Komponenten

Mit dem Simulationsprogramm PROST wird derzeit in der GRS ein Werkzeug zur Analyse der Strukturzuverlässigkeit passiver Komponenten entwickelt. Das Programm eignet sich aktuell zur Berechnung von Leck- und Bruchwahrscheinlichkeiten für einfache Rohrleitungsgeometrien und Belastungsannahmen unter Annahme einer Rissverteilung oder eines Risses im Sinne eines Befundes. Mit dem entwickelten Prototyp können Leck- und Bruchwahrscheinlichkeiten als Funktion der Betriebsdauer auf Basis eines zwei-parametrigen Versagenskriteriums unter Berücksichtigung der Schadensmechanismen „Ermüdung“ und „Korrosion“ bestimmt werden. Weiterhin steht ein Verfahren zur Berechnung von Leckraten zur Verfügung, da die Leckerkennung einen nennenswerten Einfluss auf die Bruchwahrscheinlichkeit hat. Dabei können Maßnahmen berücksichtigt werden, die über Meldungen der in Kernkraftwerken installierten Lecküberwachungssysteme eingeleitet werden.

Kopplung von PROST und ADINA
Der Anwendungsbereich des Programms PROST wurde durch eine Kopplung an das Finite-Elemente-Programmsystem ADINA auf komplexe Randbedingungen bezüglich Geometrie und Belastung erweitert. So können Ergebnisse aus komplexen Finite-Elemente-Berechnungen in die Bestimmung der Strukturzuverlässigkeit eines Rohrleitungssystems einbezogen werden. Die Methodik wurde getestet für rissartige Befunde im Bereich des Speisewasserstutzens eines Dampferzeugers unter Belastungen infolge zyklischer thermischer Schichtung, die beim An- und Abfahren der Anlage auftreten können.

Die Zukunft
In der nächsten Entwicklungsphase sind folgende Meilensteine geplant:

• Erweiterung der Module zu den Schädigungsmechanismen „Ermüdung“ und „Korrosion“ im Bereich der Rissbildung
• Berücksichtigung des Schädigungsmechanismus „sprödes bzw. zähes Risswachstum“
• Kopplung der Schädigungsmechanismen

Weiterhin sollen durch Auswertungen der Betriebserfahrung Ansätze für Rissverteilungen abgeleitet werden.