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StartseiteForschung aktuellDicke Stahlwand mit feinen Rissen07.02.2007

Dicke Stahlwand mit feinen Rissen

Der Reaktordruckbehälter des Kernkraftwerks Greifswald auf dem Prüfstand

Druckbehälter von Kernkraftwerken unterliegen hohen Belastungen, durch die ihre Stahlwände verspröden und Risse entstehen können. Diese Alterung des Druckbehälters lässt sich während des Betriebs nur schwer kontrollieren. Weit bessere Möglichkeiten haben Wissenschaftler des Forschungszentrums Rossendorf. Sie analysieren Proben aus Block 1 des abgeschalteten Kernkraftwerks Greifswald in so genannten heißen Zellen.

Von Mirko Smiljanic

Werkstoffe von Reaktoren müssen besonders getestet werden. (AP)
Werkstoffe von Reaktoren müssen besonders getestet werden. (AP)

Forschungszentrum Rossendorf, Dienstagvormittag: Menschenleere Flure und Treppen, ein paar Stahltüren, Warnhinweise. Den Weg zu den Heiße-Zellen-Laboren geht nur, wer dort arbeiten darf.

" Wir sind im Radionuklidlabor für Werkstoffuntersuchungen, wo wir Reaktorwerkstoffe untersuchen können, die bestrahlt worden sind und damit radioaktiv.

So, wir befinden uns jetzt in der Personenschleuse, wo wir einen Kleiderwechsel durchführen, damit wir uns also gegen eine eventuelle Kontamination unserer Kleidung schützen können. "

Hans-Werner Viehrig leitet die Heiße-Zellen-Labore und damit den gefährlichsten Bereich des Forschungszentrums Rossendorf.

Grüne Hose und Jacke, Schuhschützer und ein Haarnetz - fast wie im OP einer Klinik. Zum Schluss bekommt jeder ein Dosimeter.

" Die Ausgangsdosis auf diesem Dosimeter beträgt 1162 Mikrosievert, wir übernehmen dann die Dosis wieder wenn Sie das Labor verlassen. "

Sicherheit wird groß geschrieben, das beruhigt!

So präpariert geht's weiter durch eine Stahltür direkt zu den heißen Zellen. Ein heller auf den ersten Blick unspektakulärer Raum: Arbeitstische, Monitore, Anzeigetafeln. Doch dann fällt der Edelstahlcontainer mit mehreren dicken Bleiglasscheiben auf, 150 Millimeter messen sie, stark genug, um radioaktive Strahlung abzuhalten.

" In diesen Heißen Zellen werden Werkstoffveränderungen untersucht, die während des Betriebs des Druckbehälters geschehen. Der Druckbehälter versprödet während des Betriebs, das heißt die Festigkeit steigt, was eigentlich eine gute Sache ist, aber parallel wird die Zähigkeit herabgesetzt. "

Schnelle Neutronen bombardieren den Druckbehälter, dadurch versprödet der Stahl, Risse entstehen. Die entscheidende Frage ist: Welche Form haben die Risse und wie tief reichen sie? Weil während des Betriebs niemand verlässliche Antworten geben kann, sind die Wissenschaftler auf Simulationen angewiesen. Oder auf einen Glücksfall wie ihn Hans-Werner Viehrig hat: Er kann Proben des Druckbehälters aus dem ehemaligen KKW Greifswald untersuchen. Wobei ihn nicht der gesamte Behälter interessiert, sondern vor allem seine Mitte, da, wo die tonnenschweren Schmiederinge miteinander verschweißt sind.

" Man hat also in diesem Corebereich, also im Bereich des Reaktorkerns, also der Bereich, der durch Neutronen belastet wird, hat man eine Schweißnaht, und das ist natürlich immer die Schwachstelle. "

Hier entstehen die meisten Rissen, die während des Betriebs in regelmäßigen Abständen auch ausgeheilt werden. Mächtige Strahler erhitzen dann die Schweißnaht auf fast 500 Grad Celsius, die Risse verschmelzen im fast plastischen Stahl. Zumindest dieser Teil des Druckbehälters wird in gewisser Weise also neu gegossen. Ob das Verfahren funktioniert, die Risse tatsächlich verschwinden, untersuchen die Dresdner Forscher. Dafür zerlegen sie zunächst die Proben.

" Wir haben hier unterschiedlichster Manipulatoren, wir haben so genannte Parallelmanipulatoren, da können Sie so arbeiten wie mit Ihrer Hand, also wenn Sie ein bisschen geschickt sind, Sie sehen auch hier, sämtliche Einrichtungen sind auch so ausgelegt, dass sie die greifen können. "

Klemmen und Arbeitsplattformen befinden sich hinter den Bleiglasfenstern, ein Kran und eine Erodiermaschine, die fast ohne Materialverlust die Probe mit einem Lichtbogen in dünne Scheiben schneidet. Diese Scheiben wandern dann in den hinteren Teil des Labors.

Hier werden die Proben auf ihre mechanischen Eigenschaften getestet: Zug, Druck und Elastizität Vorsichtig greift eine ferngelenkte Zange die Probe und spannt sie in eine Zugvorrichtung ein. Ein Knopfdruck, der Test läuft.

" Jetzt schauen Sie bitte mal auf den Bildschirm, hier haben wir die letzten Ergebnisse unserer letzten Messreihe, wir haben eine Messreihe, die aus acht Proben besteht, bereits fünf Proben geprüft. "

Und zwar mit erstaunlich guten Ergebnissen

" Wir haben herausbekommen, dass zumindest für die Lagen, die wir bis jetzt untersucht haben mit den Konzepten, die jetzt auch noch in den russischen Standards sind, die Werkstoffeigenschaften konservativ abgeschätzt worden sind. "

Das sind beruhigende Resultate: Zumindest der Druckbehälter von Block 1 des KKW Greifswald war in gutem Zustand - was aber keine Rückschlüsse zulässt über die Sicherheit des gesamten Atommeilers! Ändern müssten und könnte man heute ohnehin nichts mehr: Das Atomkraftwerk ist längst abgeschaltet. Nostalgisch sind die Ergebnisse für Hans-Werner Viehrig trotzdem nicht.

" Das sind insofern keine nostalgischen Ergebnisse, weil ja nur in Deutschland diese Kraftwerkstypen abgeschaltet sind, in Russland sind sie noch in Betrieb, wo man diese Ausheilbehandlung auch durchgeführt hat. Es sind auch in den Beitrittsstaaten zur EU - Bulgarien und Slowakei - solche Kraftwerke in Betrieb, die aber abgeschaltet werden müssen laut Beitrittsvertrag. Der Hintergrund ist für uns die Grundlagenforschung, dass man die Prozesse, die bei der bei der Bestrahlung, bei der Ausheilung und vor allem bei der Wiederbestrahlung verstehen will, und dafür führen wir neben unseren mechanischen Prüfungen auch Grundlagenuntersuchungen zu den im Werkstoff ablaufenden Prozesse, der Mechanismen, die zu dieser Versprödung und Verfestigung führen, durch. "

Und diese Resultate sind interessant für alle Kraftwerkstypen, nicht nur für russische Baureihen.

Ende des Rundgangs: Grüne Hose und Jacke, Schuhschützer und Haarnetz - alles bleibt in der Personenschleuse, es könnte radioaktiv kontaminiert sein - obwohl das Dosimeter andere Informationen liefert.

" Das Dosimeter sagt, dass Sie keine Strahlebelastung erfahren haben, wir hatten den Wert von 1162 und der steht auch noch drauf, das heißt, unsere Sicherheitsvorkehrungen sind in Ordnung. "

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