FRACTESUS-project toont dat veiligheid van kernreactoren aangetoond kan worden met kleine testmonsters
De kerncentrales worden steeds ouder en worden steeds langer geëxploiteerd. De surveillancematerialen (monsters van hetzelfde materiaal als de reactorkuip) die voorzien zijn om de veiligheid van reactorkuipen te waarborgen, worden daarbij schaarser. Om voldoende materiaal over te houden om die testen ook in de toekomst te kunnen blijven doen, moeten we dus steeds kleinere testmonsters gebruiken. Dat kan zelfs gaan over gebroken fragmenten van al geteste monsters. Het doel van het FRACTESUS-project was aantonen dat we de breuktaaiheid van reactorvaten even goed kunnen beoordelen door gebruik te maken van kleine testmonsters i.p.v. grote stukken. Dat is nu gelukt.
Het project heeft ook een financieel voordeel. Door bijkomende verificaties (bijv. voor Doel 3 en Tihange 2 enkele jaren geleden), bestralen we die materialen soms ook in testreactoren zoals bijv. onze BR2. Het bestralingsvolume bij dergelijke reactoren is beperkt en duur. Door kleinere proefmonsters te gebruiken, kunnen we het bestralingsvolume optimaliseren. Win-win dus.
Laboratorium testen ondersteund met eindige elementen berekeningen
In het project zijn meer dan 600 breuktaaiheidstesten uitgevoerd op verschillende soorten staal, zowel bestraald als onbestraald. Ter ondersteuning van de interpretatie van deze testen werden eindige elementen berekeningen uitgevoerd om te zien hoe de kleine testmonsters (MC(T)) zich gedragen in vergelijking met de grote. Deze gecombineerde aanpak hielp bij het bepalen van het optimale gebruik van MC(T)-monsters en bewees de herhaalbaarheid en reproduceerbaarheid van de testen.
Wat waren de belangrijkste resultaten?
- Betrouwbaarheid van de kleine testmonsters: Het project toonde aan dat de kleine testmonsters net zo betrouwbaar zijn als grote voor het testen van de breuktaaiheid.
- Samenwerking tussen laboratoria: 21 partners, uit 14 verschillende landen en 14 verschillende laboratoria voerden samen meer dan 600 testen uit, met consistente resultaten.
- Nieuwe richtlijnen en standaarden: Nieuwe richtlijnen voor het gebruik van kleine testmonsters werden ontwikkeld. Deze richtlijnen worden nu beoordeeld door een standardisatie-commissie (ASTM) om officieel opgenomen te worden in de standaard ASTM E1921.
- Materiaalonderzoek: Er werden verschillende materialen onderzocht, zowel basis- als lasmaterialen, om te bevestigen dat kleine testmonsters bruikbaar zijn.
Het project helpt om kernenergie veilig en duurzaam te houden, vooral met het oog op de levensduurverlenging van het bestaande mondiale reactorpark. Door kleine testmonsters te gebruiken, kan reeds getest materiaal worden hergebruikt en is het ook kosten besparend voor nieuwe bestralingen waarbij toch betrouwbare veiligheidsbeoordelingen kunnen worden uitgevoerd.
Stappen voor de toekomst
- Normen aanpassen: SCK CEN participeert actief om de gegenereerde inzichten te laten opnemen in de internationale standaarden (bijv. ASTEM E1921).
- Regelgeving: SCK CEN promoot het gebruik van kleine breuktaaiheidsmonsters bij de verschillende nucleaire operatoren en verschillende nationale nucleaire veiligheidsautoriteiten.
- Valorisatie: De ontwikkelingen die gerealiseerd werden in het project worden nu reeds toegepast in nieuwe service contracten naar de nucleaire industrie.
- Implementatie: De nieuwe testmethoden werden recent voor het eerst succesvol toegepast bij de Amerikaanse nucleaire regulator (NRC).
Horizon 2020
Dit project heeft financiering ontvangen van het Euratom-onderzoeks- en opleidingsprogramma 2019-2020 onder subsidieovereenkomst nr. 900014.
