(GRS-596) Strukturmechanische Forschungen zur Entstehung von Brennelementverformungen in DWR und deren Einfluss auf die Auslegungsreserven im Normalbetrieb und bei Störfällen
Die im Rahmen dieses Vorhabens durchgeführten strukturmechanischen Forschungsarbeiten zur Entstehung von Brennelementverformungen in Druckwasserreaktoren und deren Einfluss auf die Auslegungsreserven im Normalbetrieb und bei Störfällen orientierten sich an den Empfehlungen der Reaktorsicherheitskommission vom 18.03.2015 /RSK 15/. Die wesentlichen Ergebnisse des Vorhabens sind:
Eine Datenbasis zu aktuellen Brennelementen wurde erstellt. Sie enthält Informationen zur Betriebserfahrung, zu Schädigungsmechanismen, zu Konstruktionsmerkmalen, zu Merkmalen des mechanischen und strömungsmechanischen Verhaltens, zu Brennelement-Konzepten und deren Entwicklungsstand sowie zu Eigenschaften bewährter und einiger neuer Hüllrohrwerkstoffe.
Das phänomenologische Verständnis und die Modellierung zur statischen BE-Verformung sind weit fortgeschritten. Das Verständnis des erhöhten Neutronenflussrauschens, welches möglicherweise von dynamischen Brennelementschwingungen ausgeht, erfordert weitere Forschungsaktivitäten. Hypothesen zu möglichen ursächlichen Phänomenen auf dem Gebiet der Fluid-Struktur-Interaktion wurden zusammengestellt.
Zur Einschätzung des Einflusses der BE-Verformung auf Nachweise wurden die wesentlichen Nachweiskriterien bezüglich Festigkeit und Steuerstabeinfall zusammengestellt. Spannungsanalysen der GRS bestätigen im Wesentlichen die Rechnungen von Betreibern und entsprechenden Literaturstellen. Mögliche Kritikpunkte betreffen die Berücksichtigung atypischer Belastungen und Annahmen zum Ermüdungsnachweis.
Numerische Simulationen zum Steuerstabeinfall zeigen den Einfluss von Biegungsform und -grad auf die Einfallzeit.
Insgesamt hat das Vorhaben zur allgemeinen Weiterentwicklung des Wissenstandes zu BE-Verformungen beigetragen. Dabei wurde ein verbessertes Verständnis der Phänomene erzielt, um Ereignisse mit Verformungen von Brennelementen oder mit Schäden an Brennelementen und Kerneinbauten wissenschaftlich zu begründen und zu bewerten.