Der französische Nuklearenergiedienstleister Framatome hat die ersten Edelstahl-Ankerplattengitter aus einem 3D-Drucker im schwedischen Kernkraftwerk Forsmark installiert. Diese wurden mit KSB SE & Co. KgaA im Rahmen eines mehrjährigen Bestrahlungsprogramms hergestellt. Der Herstellungsprozess ließ sich durch die additive Fertigung deutlich vereinfachen.

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Der Nuklearenergiedienstleister Framatome hat laut einer Pressemitteilung die ersten 3D-gedruckten Brennstoffkomponenten aus Edelstahl im Kernkraftwerk Forsmark, das von Vattenfall in Schweden betrieben wird, installiert. Die Ankerplattengitter von ATRIUM 11 wurden mit KSB SE & Co. KgaA im Rahmen eines mehrjährigen Bestrahlungsprogramms entworfen, hergestellt und in der Forsmark Unit 3 eingebaut.

Additive Fertigung von Brennelementkomponenten

3D-gedrucktes Ankerplattengitter
Der Nuklearenergiedienstleister Framatome hat die erste 3D-gedruckte Brennstoffkomponente (im Bild) aus Edelstahl im Kernkraftwerk Forsmark installiert (Bild © Framatome).

Bisher wurden Ankerplattengitter lasergeschweißt. Dabei kamen gestanzte kammerartige Bleche zum Einsatz, die mehr Aufwand und Aufsicht benötigten. Der 3D-Druck vereinfacht den Herstellungsprozess und bietet gleichzeitig mehr Designoptionen, verbesserte Funktionalität und Leistung. Im Jahr 2015 startete Framatome die Initiative zur Einführung der additiven Fertigung für Kernbrennstoffe und konzentrierte sich auf Brennelementkomponenten aus Edelstahl und Nickelbasislegierungen. Im Jahr 2021 wurde ein mit dem Oak Ridge National Laboratory (ORNL) hergestelltes 3D-gedrucktes Edelstahl-Befestigungselement für Brennelementkanäle in ein kommerzielles SWR-Kernkraftwerk in den USA geladen. Ein Jahr zuvor gelang den Forschern des ORNL der 3D-Druck eines Reaktorkerns.

Experten aus Europa und den USA haben diese Technologie in enger Zusammenarbeit mit dem Kunden weiterentwickelt. Das Ankerplattengitter, das an der Oberseite des Brennelements von ATRIUM 11 liegt, ist eine nicht strukturelle, gewichtstragende Komponente, die Brennstäbe sichert und größere Trümmer daran hindert, von oben in das Brennelement einzudringen. Die Gitter der Gitterplatte können leicht inspiziert werden. Verfügbare Muster helfen dabei, das neue Herstellungsverfahren nach Bedarf für die Verwendung im Reaktor zu qualifizieren.

Stimmen der Verantwortlichen

Lionel Gaiffe, Senior Executive Vice President der Fuel Business Unit bei Framatome, sagte:

„Fortschritte bei der Integrität von mit 3D-Druck hergestellten Komponenten sind revolutionär bei der Erzeugung sicherer, zuverlässiger und kohlenstoffarmer Energie für den langfristigen Betrieb. Wir schätzen Vattenfall dafür, dass es seine Türen öffnet und ein Sprungbrett für zukünftige Innovationen und Entwicklungen bietet, die die konventionelle Fertigung ersetzen werden.“

Ella Ekeroth von Vattenfall Nuclear Fuel AB, sagte:

„Der sichere Betrieb von Brennelementen ist für Vattenfall von entscheidender Bedeutung. Neben diesem Grundprinzip sind unsere Beiträge zur Entwicklung effizienter und zuverlässiger Herstellungsverfahren im besten Interesse der gesamten Nuklearindustrie. Das übergeordnete Ziel dieser Aktivitäten ist es, die Sicherheit aufrechtzuerhalten und weiter zu verbessern und einen langfristig wirtschaftlich tragfähigen Betrieb zu ermöglichen.“

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