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Im Kernkraftrückbau - Mit dem richtigen Gummi zum Erfolg

Im Kernkraftrückbau - Mit dem richtigen Gummi zum Erfolg

© IFW, Heller
Aufbau und Einsatz eines Seilschleifwerkzeuges

Der Rückbau kerntechnischer Anlangen gewinnt durch den in Deutschland beschlossenen Ausstieg aus der Kernkraft immer stärker an Bedeutung. Eingesetzte Zerlegeverfahren wie das Seilschleifen stoßen hier allerdings oft frühzeitig an seine Grenzen. „Im Kontrollbereich wird auf den Einsatz von Kühlwasser verzichtet. Dadurch steigt die thermische Belastung der Werkzeuge stark an und führt oft zum frühzeitigen Werkzeugversagen“, erklärt Christian Heller. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) erforscht er, wie Seilschleifwerkzeuge für die trockene Bearbeitung von Stahlbauten optimieren lassen und somit die Wirtschaftlichkeit des Prozesses gesteigert werden kann.

Im Jahr 2022 werden die letzten Kernkraftwerke in Deutschland abgeschaltet. Die Kernkraftwerke müssen nach ihrer betrieblichen Nutzung ordnungsgemäß stillgelegt und rückgebaut werden. Somit entstehen hier in naher Zukunft eine Vielzahl kostenintensiver Rückbauprojekte. Dabei ergeben sich besonders für die Fertigungstechnik komplexe Herausforderungen. Für die Zerteilung komplexer, großvolumiger Stahlbauteile kommt dabei immer häufiger das Seilschleifen zum Einsatz. Es besticht durch seine Flexibilität und einfache Hantierbarkeit.

Das Seilschleifwerkzeug besteht dabei aus Schleifsegmenten, die mit Abstandfedern auf einem Trägerseil montiert werden. Eine umschließende Gummierung verhindert einen direkten Kontakt des Trägerseils mit dem Werkstück und ist maßgeblich für den Zusammenhalt des gesamten Werkzeugs verantwortlich. Um Querkontaminationen zu vermeiden, wird im Kontrollbereich eines Kraftwerks auf den Einsatz von Kühlwasser verzichtet. Dadurch steigt die thermische Belastung des Werkzeugs und die Gummierung versprödet. Um diesem Versagensmechanismus zu begegnen, werden am IFW in einem Forschungsprojekt in Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie neue hoch temperaturfeste Gummierungswerkstoffe entwickelt und erprobt. „Neben der thermischen Stabilität ist die Anhaftung der Gummierung an dem Grundträgerseil und den Schleifsegmenten entscheidend. Die im Seilschleifprozess auftretende hochfrequente Biegewechselbelastung stellt dabei hohe Anforderungen an die mechanische Festigkeit des Werkzeugverbundes“, weiß Christian Heller.

Mithilfe einer auf dem klassischen Zugversuch aufbauenden Testmethodik, die die mechanischen Eigenschaften des Gesamtwerkzeugs charakterisieren, konnte am IFW ein Gummierungswerkstoff identifiziert werden, dessen mechanische Festigkeit auf dem Niveau marktüblicher Gummierungen liegt. Das entscheidende ist hier eine deutlich gesteigerte Temperaturfestigkeit, die mit 140 °C ca. 40 °C über der Temperaturfestigkeit der Referenz liegt. In anschließenden Verschleißuntersuchungen konnte die Lebensdauer des Werkzeugs um 16 % allein durch den Einsatz der neuen Gummierung gesteigert werden. Durch die hohe Temperaturfestigkeit zeigt sich dabei ein sehr ausgewogenes Verhältnis zwischen mechanischem und thermischen Verschleißen der Gummierung. In zukünftigen Arbeiten soll die Gummierung, die auf einem hydrierten Nitril-Butadien-Kautschuk basiert, weiter optimiert werden, um eine weitere Steigerung der Wirtschaftlichkeit zu ermöglichen.