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Brennelemente, das “Herz” des Reaktorkerns

Der Kernbrennstoff in den Brennelementen bildet das “Herz” des Reaktorkerns und liefert in Form von Wärme die Energie, die vom Kraftwerk dann in elektrische Energie umgewandelt wird. Dabei werden die Brennelemente unter den Einsatzbedingungen im Reaktorkern hohen thermischen, mechanischen, chemischen und radiologischen Belastungen ausgesetzt. Gleichzeitig besteht der hohe sicherheitstechnische Anspruch, dass diese Belastungen über die gesamte Einsatzzeit abgetragen werden können, ohne dass es zu Schäden an den Brennelementen kommt.

Dieses Ziel wird durch vier wesentliche Faktoren erreicht:

  • eine sorgfältige Auslegung der Brennelemente,
  • eine kontrollierte Umsetzung der Auslegungsergebnisse in der Herstellung,
  • eine kontinuierliche Überwachung der Betriebsbedingungen und des Betriebsverhaltens und
  • den Erfahrungsrückfluss aus dem Betrieb und aus Forschungsergebnissen in die Auslegung und Herstellung neuer Brennelemente.

Unsere Leistungen

Ganzheitliche sicherheitstechnische Betrachtung während des gesamten Lebenszyklus

TÜV NORD begleitet die Auslegung, die Herstellung und den Reaktoreinsatz der Brennelemente und der übrigen Kernbauteile. Durch eigene Analysen, Prüfungen bei der Herstellung sowie durch Überwachung und Auswertung des Betriebsverhaltens überprüfen wir, ob die sicherheitstechnischen Anforderungen an die Brennelemente über die gesamte Einsatzzeit erfüllt werden.

Der gesamten Prozess wird ganzheitlich betrachtet, indem die vom Betreiber des Kraftwerks und von seinem Brennelementhersteller vorgenommenen Analysen bezüglich der neutronenphysikalischen, thermomechanischen und thermohydraulischen Auslegung durch eigene unabhängige Analysen geprüft, durch stichprobenweise begleitende Überwachung der Herstellung im Herstellerwerk die Umsetzung verifiziert und im Rahmen der Betriebsüberwachung das Betriebsverhalten der Brennelemente kontrolliert wird. Aus der Analyse des Betriebsverhaltens oder aus anderen neuen Erkenntnissen ergeben sich dann Erfahrungen, die auch in die Herstellung der nächsten Generation von Brennelementen einfließen.

In analoger Weise wird auch mit den anderen Komponenten des Reaktorkerns, wie den Steuerelementen, verfahren.

Lagerung abgebrannter Brennelemente

Nach dem Reaktoreinsatz verbleiben die Brennelemente zunächst in Transport- und Lagerbehältern in der trockenen Zwischenlagerung. Auch hier ist nachzuweisen, dass die Brennelemente die gesamte Lagerzeit unbeschadet überstehen. Die hierzu vorgenommenen Berechnungen und Messungen werden von uns durch eigene Analysen z. B. des Temperaturverlaufs und der daraus resultierenden Brennelementbelastungen überprüft.

Bei unseren Analysen greifen wir auf qualifizierte Analyseverfahren und -programme zurück, die mit einem umfassenden Datenmanagementsystem vernetzt sind.