Europäische Kernkraftwerke sind in der Regel für einen Betrieb von ca. 40 Jahren ausgelegt. Auch bei längeren Laufzeiten (60 bis 80 Jahre) dürfen Alterungseffekte in den Reaktormaterialien die Sicherheit der Kernkraftwerke nicht beeinflussen. Der Zustand der Werkstoffe wird daher regelmäßig überwacht.
Links: Um bestrahlte Materialien zu untersuchen, sind heiße Zellen, wie sie am FZD zur Verfügung stehen, nötig. Bild: FZD
Im Laufe des Betriebs verändern die Reaktormaterialien durch die hochenergetische Neutronenstrahlung, die bei der Kernspaltung im Reaktor entsteht, allmählich ihre mechanischen Eigenschaften und verlieren an Zähigkeit, d.h. sie werden spröde. Dieser Versprödungseffekt wird durch die auf atomarer Ebene stattfindende Wechselwirkung der Neutronen mit dem Metallgitter der Reaktorwerkstoffe hervorgerufen und spiegelt sich z. B. im Bruchverhalten von Materialproben wider.
Bei längeren Laufzeiten sind die Materialien insgesamt einer höheren Neutronendosis ausgesetzt. Welchen Einfluss hat dies auf die Materialien? Sind die Verfahren und Vorhersagemodelle, mit denen die Versprödung bisher überwacht wird, auch für den Langzeitbetrieb von Kernkraftwerken geeignet oder müssen sie angepasst werden? Diese Fragen stehen im Mittelpunkt des Projektes LONGLIFE, an dem 16 Partner aus neun europäischen Ländern beteiligt sind.
Die Versprödung im Langzeitbetrieb soll anhand einer Vielzahl unterschiedlich bestrahlter Materialproben, die die Projektpartner bereitstellen, untersucht werden. Die mechanischen Eigenschaften bestrahlter Werkstoffe können nur in „heißen Zellen“, wie sie am FZD vorhanden sind, getestet werden. Besonders interessiert sind die Forscher dabei an dem Einfluss, den die Intensität der Bestrahlung (der sogenannte Neutronenfluss) in einer bestimmten Zeit auf die Materialien hat. So zeigen Materialien, die über viele Jahre mit einem niedrigen Neutronenfluss bestrahlt wurden, andere Veränderungen auf atomarer Ebene als Werkstoffe, die über einen kürzeren Zeitraum einem hohen Neutronenfluss ausgesetzt waren. Dieser Effekt wird mit den Methoden, die bisher zur Überwachung der Alterung der Materialien eingesetzt werden, nicht erfasst, ist aber wichtig für den Langzeitbetrieb von Kernkraftwerken. Er soll in der geplanten neuen Richtlinie zur Überwachung der Alterungseffekte berücksichtigt werden.
