Schwerkomponenten: entscheidend sind Innovation und Präzision

In dieser Druckwasserreaktor-Komponente überträgt heißes, unter Druck stehendes Wasser Wärme aus dem Reaktordruckbehälter auf das Sekundärsystem. Der dort gebildete Dampf treibt die Turbinenschaufeln an. Die Beibehaltung der wesentlichen Kenndaten im Dampferzeuger, insbesondere beim Rohrbündel, ist maßgeblich für die Sicherheit und Leistung eines Kernkraftwerks.

Einige Angaben zur Größenordnung:

• Dampferzeuger in EPR™-Reaktoren weisen ein Gewicht von über 500 Tonnen auf
• die Höhe der Dampferzeuger in EPR™-Reaktoren beträgt 24 Meter
• der Dampferzeuger im amerikanischen Kernkraftwerk Saint-Lucie weist 18.000 Bohrungen auf
• in einem einzigen Dampferzeuger in EPR™-Reaktoren befinden sich 140 Kilometer Rohr.

Fertigung
Bis heute hat AREVA als Originalhersteller rund 320 Dampferzeuger geliefert. Unsere Produktpalette umfasst eine große Variationsbreite bezüglich Leistung, Gewicht und Anzahl der Rohre: So eignen sich unsere Dampferzeuger für jedes Kraftwerkdesign.

Austausch
Bei übermäßig hoher Korrosion der Rohrbündel ist ein Dampferzeuger-Austausch oft die wirtschaftlichste Maßnahme, um die Leistung wieder herzustellen oder gar zu steigern und die Betriebsdauer des Kernkraftwerks zu erhöhen.

Seit 1998 hat AREVA mehr als 80 Austausch-Dampferzeuger installiert. In den USA konnten wir dabei die Hälfte aller Dampferzeugeraustausch-Projekte für uns entscheiden. Wir unterstützen auch hinsichtlich Auslegung und bei Genehmigungsfragen.

Die Hauptkomponente im Primärkreislauf eines Kernkraftwerks ist der Reaktordruckbehälter (RDB). Er umschließt den aus Brennelementen bestehen Reaktorkern hermetisch. Die Reaktoreinbauten – ein komplexes Netzwerk aus Stützpfeilern, Platten, Führungsrohren, Abschirmungen und Umlenkblechen – bilden eine solide Infrastruktur für den Reaktorkern und schützen ihn vor Schwingungen. Und die dicken Wände des RDB aus unlegiertem Stahl (zwanzig bis dreißig Zentimeter stark und mit Edelstahl ausgekleidet) schließen das unter hohem Druck stehende radioaktive Primärkühlmittel sicher ein.

Einige Angaben zum RDB in EPR™-Kernkraftwerken:

• Höhe 13 Meter (einschließlich RDB-Deckel)
• Durchmesser 5,4 Meter
• Gewicht 526 Tonnen (einschließlich RDB-Deckel)
• Wanddicke von mehr als 30 Zentimetern.

Fertigung
AREVA verfügt über umfangreiche Erfahrung bei der Fertigung von RDB und deren Einbauten: Bis heute haben wir 80 RDB für Druckwasserreaktoren und mehr als 70 Einbauten sowie eine große Anzahl an Komponenten für Reaktorneubauten geliefert.

Die mit Edelstahl verkleideten Reaktordruckbehälter-(RDB-)Deckel haben ein Gewicht von 60 bis 100 Tonnen. Sie müssen so konstruiert sein, dass sie eine wirkungsvolle druckführende Umschließung darstellen. Die präzise gefertigten Öffnungen des RDB-Deckels ermöglichen den Betrieb der Steuerstäbe zur Steuerung der Kettenreaktion.

Fertigung
Bis heute hat AREVA als Originallieferant 80 RDB-Deckel geliefert. Das Werk Châlon/Saint-Marcel in Frankreich kann pro Jahr zehn bis 15 Deckel fertigen.

Austausch
Als erstes Unternehmen weltweit entwickelten wir bereits 1992 Dienstleistungen für den Austausch von RDB-Deckeln. Seitdem haben wir in Europa, Asien und den USA mehr als 64 RDB-Deckel ausgetauscht, einschließlich Demontage, Remontage und Tests.

Wichtig für den Energieumwandlungsprozess im Kernkraftwerk ist ein effizientes Primärkühlsystem. Eine Schlüsselkomponenten ist der Druckhalter: Er sorgt dafür, dass das die Wärme transportierende Kühlmittel unter konstantem Druck gehalten wird.

Der Druckhalter ist ein zylindrischer, vertikaler Stahlbehälter, der mit elektrischen Heizstäben ausgestattet ist: Sie helfen, den Wasserdruck im Primärkreislauf zu regulieren. Das System hält den Druck im Primärkreislauf auf konstant 155 bar, damit das Wasser nicht verdampft und die Wärmeaufnahme optimal ist.

Einige Angaben zum Druckhalter in EPR™-Reaktoren:

• Gewicht 113 Tonnen
• Höhe von über 13 Meter
• Durchmesser von nahezu drei Metern.

Fertigung
Das Werk Châlon/Saint-Marcel in Frankreich hat bis heute 70 Druckhalter für Druckwasserreaktoren gefertigt und geliefert.

Austausch
Ein Druckhalter-Austausch bietet wirtschaftliche Vorteile gegenüber einer Überholung: Denn ein Austausch beseitigt Probleme in Bezug auf Spannungskorrosion und Risse, die an Heizstabstutzen aus Alloy 600 oder an bimetallischen Stumpfschweißnähten entdeckt wurden. Zahlreiche Kernkraftwerke weltweit beabsichtigen daher, ihre Komponenten aus Alloy-600 gegen neue aus Alloy-690 auszutauschen. In den USA haben wir 2008 den Druckhalter im Kernkraftwerk Sainte Lucie gegen einen neuen von AREVA gefertigten ausgetauscht – ein weltweit einmaliger Vorgang.

Zu den wichtigsten Nebenkomponenten, die zur Sicherheit von Kernkraftwerken beitragen, zählen Druckspeicher, Boreinspeisebehälter, Abstützungen für liegende und stehende Dampferzeuger, Pumpen sowie den Reaktordruckbehälter (RDB), Hebetraversen für den RDB-Deckel und die RDB-Einbauten, der RDB-Stützring sowie Ausschlagsicherungen an Hauptkühlmittelleitungen usw.

Jede dieser Komponenten wird von AREVA:

• nach internationalen und nationalen Normen und Richtlinien unter Einsatz fortschrittlicher Techniken für maschinelle Bearbeitung, Schweißen und Zusammenbau gefertigt
• vor dem Einbau im Kraftwerk strengen Druckproben beziehungsweise Belastungstests im Werk unterzogen.

Einspeisebehälter
Der wichtigste Behälter dieser Gruppe ist der Boreinspeisebehälter. Seine Hauptaufgabe besteht darin, unter anormalen Betriebsbedingungen, zum Beispiel nach einem Frischdampf- oder Speisewasserleitungsbruch, eine konzentrierte Borlösung in den Primärkreis einzuspeisen. Jeder Einspeisebehälter verfügt über eine eigene Boreinspeisepumpe. Das Bor absorbiert die freien Neutronen, die den Kernspaltungsprozess aufrechterhalten, und bringt so die Kettenreaktion zum Erliegen.

AREVA hat mehr als 50 Boreinspeisebehälter gefertigt. Durch technische Weiterentwicklungen konnte die zum Abbruch der Kettenreaktion erforderliche Bor-Konzentration verringert werden. 

Druckspeicher
Auch die Druckspeicher enthalten boriertes Wasser. Es strömt aus, sobald der Druck im Reaktor den Normalwert unterschreitet – wodurch weiteres Kühlmittel in den Primärkreis gelangt. Die von uns gefertigten Druckspeicher aus Edelstahl oder mit Edelstahlplattierung wiegen zwischen 32 und 38 Tonnen.

Dampferzeuger-Heizrohrhalterungen
Diese Halterungen aus Edelstahl stützen die Heizrohre im Dampferzeuger und verhindern so Rohrbündel-Schwingungen oder größere Bewegungen bei Einwirkungen von außen (zum Beispiel Erdbeben). AREVAs Stützkonstruktionen zeichnen sich durch hohe Festigkeit aus.

Kühlwasser spielt im Primär- wie auch im Sekundärkreislauf eine entscheidende Rolle: In Druckwasserreaktoren führt es die Wärmeenergie aus dem Reaktordruckbehälter ab und überträgt sie im Dampferzeuger an das Speisewasser des Sekundärkreislaufs, das dabei in Dampf umgewandelt wird. Damit das Kühlmittel im Reaktorkühlkreislauf effizient und zuverlässig zirkuliert, werden zuverlässige Pumpen und Motoren benötigt 

Fertigung
AREVA ist das weltweit führende Unternehmen für die Konstruktion und Fertigung von Hauptkühlmittelpumpen samt Motoren und Dichtungen einschließlich zugehöriger Serviceleistungen. Bis heute haben wir mehr als 400 Hauptkühlmittelpumpen gebaut und weltweit ausgeliefert.

Das Werk JSPM in Frankreich konstruiert und fertigt alle Komponenten (Motoren, Pumpen, Hydraulik und Wellendichtungen). Es bietet alles: vom Einbau bis zur Wartung.

Austausch
JSPM ist auf Original-Austauschteile für Hauptkühlmittelpumpen und damit verbundene Dienstleistungen spezialisiert:

• Ertüchtigung und Umbau von Komponenten
• schnelle Lieferung von Komponenten und Ersatzteilen
• Ertüchtigung von Hauptkühlmittelpumpen-Motoren im oder außerhalb des Kraftwerks.

Seit 1994 haben wir:

• 160 Motoren ein-/ausgebaut
• 140 Pumpen und Hydrauliksysteme ein-/ausgebaut.

Um die Kettenreaktion steuern zu können, muss sichergestellt sein, dass die aus Neutronen absorbierendem Material bestehenden Steuerstäbe ihre Positionen genau zum richtigen Zeitpunkt einnehmen. Hierfür sorgen die Steuerstabantriebe, an deren unteren Ende die Steuerstäbe angekuppelt sind: indem sie die Steuerstäbe im Reaktorkern nach oben oder unten bewegen und an der gewünschten Position halten. Die Steuerstäbe werden in diskreten Einzelschritten bewegt.

Ein Steuerstabantrieb besteht aus einem 6,5 Meter hohen druckfesten Zylinder, der das Kühlmittel zurückhält und in dem die Antriebsmechanik untergebracht ist. Der Antriebsmechanismus beinhaltet einen Klinkenantrieb mit Greifern, um die Antriebsstange zu bewegen oder zu halten, einen Satz elektromagnetischer Spulen als Schrittmotor und die Antriebsstange.

Austausch
Seit 1994 werden Steuerstabantriebe ausgetauscht. Mittlerweile hat AREVA mehr als 100 dieser Aktionen durchgeführt. Sie können geplant sein. Oder sie werden bei einem Notfall durchgeführt, zum Beispiel, wenn ein Steuerstabantrieb nicht mehr richtig funktioniert oder die Dichtung der Abdeckung undicht wird.

Unsere Teams können innerhalb kürzester Zeit mobilisiert werden: 72 Stunden in Europa, fünf Tage in den USA und etwa eine Woche in China.