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I KfK 2612C1. Ex.)
ErgebnisberichtüberForschungs-undEntwicklungsarbeiten
1977der Abteilung Reaktorbetrieb und Technik
Kerntechnische Betriebe
Kernforschungszentrum Karlsruhe
Als Manuskript vervielfältigt
Für diesen Bericht behalten wir uns alle Rechte vor
KERNFORSCHUNGSZENTRUM KARLSRUHE GMBH
KfK2612
Ergebnisberichtüber Forschungs- undEntwicklungsarbeiten
1977der Abteilung Reaktorbetrieb und Technik
Kerntechnische Betriebe
Die Aufgabe der Kerntechnisohen Betriebe ist die Be-
triebs- und größtenteils auoh die Experimentabwiok-
lung an den Forsohungsreaktoren FR2 und SNEAK, die
DurohfUhrung des Untersuohungsbetriebes in den An-lagen Heiße Zellen und Transplutoniumlabor/Caisson 2,
ferner der Betrieb der neuen großtechnischen Experi-
mentieranlagen KRETA, ADAMO, PASSAT (Abgasreinigungs-
anlagen für PNS), der Teohnikumshalle für Komponen-
tenerprobung einer großen Wiederaufarbeitungsanlage
(TEKO) sowie von Na-Kreislaufanlagen für Material-
untersuohungen des IMF 11 im Rahmen des PSB. Ferner
ist eine kleine Arbeitsgruppe beim Betrieb von Trenn-
düsenversuchsständen im IKVT tätig.
-1-
ABTEILUNG KERNTECHNISCHE BETRIEBE (RBT/KTB)
Leitung: DI W. Steiger
Die notwendige Wartung und Instandhaltung an den vor--
genannten Anlagen wird größtenteils von eigenem Faoh-
personal ausgefUhrt, das organisatorisoh im Bereioh
Betriebsinstandhaltung zusammengefaßt ist.
Am 31.12.1977 waren bei KTB insgesamt 196 Mitarbeiter
tätig (14 Akademiker, 37 Ingenieure, 104,5 sonstige
Angestellte und 40,5 Lohnempfänger).
Verteilt auf die einzelnen Bereiohe ergeben sioh fol-
gende Personalzahlen:
Reaktor FR2 65,5
Reaktor SNEAK 10,5
Heiße Zellen/TPL 60
Experimentieranlagen 18,5
Betriebsinstandhaltung 41,5
Betrieb und Nutzung des Reaktors FR2
DP G. Wittek
Herausragendes Ereignis im Jahre 1977 war die Ent-
soheidung von Vorstand und Aufsiohtsrat der Gesell-
sohaft für Kernforsohung, den FR2 in seiner heutigen
Form und Betriebsweise nioht über 1980/1981 hinaus
weiterzubetreiben.
Daraus ergaben sioh dann Überlegungen, ob der Reak-
tor zu einem modernen, leistungsfähigen Mittelfluß-
reaktor vornehmlioh für Strahlrohrexperimente umge-
baut werden kann. Eine von der Firma INTERATOM in
Zusammenarbeit mit KTB/FR2 erstellte Vorstudie
brachte ein positives Ergebnis. Die endgültige Ent-
soheidung wird jedooh erst später gefällt werden.
a) Betrieb des Reaktors
Der Reaktor FR2 wurde im Jahre 1977 entsprechend
dem Terminleitplan - 6 Betriebszyklen mit einer
großen Absohaltphase während der Sommerpause -
mit einer Nennleistung von 44 MW betrieben.
Nennenswerte Störungen mit Auswirkungen auf den
Reaktorbetrieb traten im Beriohtszeitraum nioht
auf.
Die zeitliohe Nutzung des Reaktors bei Vollast
- bezogen auf die planmäßige Vollastbetriebs-
zeit - betrug rund 88 %. Naohstehend einige Be-triebsdaten aus dem Jahre 1977:
Betriebszeiten:---------------Gesamtbetriebszeit: 239,1 d
Betriebszeit N°) 10-3 NN: 232,0 d
Vollastbetriebszeit (N) 43 MW): 215,6 d
Gesamtenergieabgabe: 10066,1 MWd
zeitliohe Nutzung:
Gesamtbetriebszeit bezogen auf Beriohts-zeit: 65,5 %Leistungsbetriebszeit (N > 10~3 NN) bezogen aufplanmäßige Betriebszeit: 93,6 %Vollsstbetriebszeit (N) 43 MW) bezogen aufplanmäßige Vollastbetriebszeit: 88,0 %
Stand: Dez. 1977
-2-
Reoktornennltlstung 1,4MW
Strahlrohrexper imen team Forschungsreaktor FR 2
Betriebsdiagramm des FR 2 im Jahre 1977 ",.",,"",
[MWJ GI76 I 0 AI7? I b Bin I , ein"4.30
20
I.
Januar 1977 ." ,~ Mörz: ." ." ." ."I Februar I I April I Mol I Juni I1U71 In" ~'" "'" 3\5.11 n,n
IMWJ ~om I • EI?? I I F177 I • Gin"4030
20
I.
~~ ." ~ '" '" .. ..I I Juli I August I 5_' I 0'_ I - I Dtzerrbtr I,.""rn 3un ~l" ,.." ~n" "'I" lll111Die Elrlltllurll Met! B.cNblpMlI/l A-O '/I~lchtcNmFR2-lurnWtllplclrllU7Auliobl; 2-130177
-3-
~~~~!~~~~~~~~~~~~~g~~_l!~_~~~~~~_~!~_~~~~~~
~~::_Y~~J~~~::2!
gesamt plan- störungs- durchmäßill: bedingt Fehlbed.
Leisttulgs- 4 (5) 1 3 0begrenztulgen
Leisttulgs- 12(17) 1 11 0rUcknahmen
Abschalttmgen 10(12) 5 5 0von Hand
automatische 19(13) 7 9 3Abschalttmgen
Startverzöge- 1 (2) 1 0 0rungen
Die vorgenannten Betriebstulterbrechtmgen führten
zu einer Ausfallzeit von 17,5 Tagen.
Die Strahlenbelasttmg der am FR2 tätigen Mitar-
beiter (Betrieb tuld Warttulg) erreichte bei weitem
nicht die nach der Strahlenschutzverordntulg zu-
lässigen Grenzen. Die höchsten Werte ergaben sioh
im Bereioh Brennelementumladung (maximale Jahres-
personendosis 2,2 rem). Erwähnenswerte Personen-
kontaminationen traten nioht auf. Die Ableitungen
an radioaktiven Stoffen aus dem Abluftsohornstein
blieben deutlich unter den nach dem Abluftplan des
Kernforschtulgszentrums erlaubten Werten.
Im Jahre 1977 wurden 39 frische Brennelemente ein-
und )6 abgebr,annte Brenrielemente (mittl.Abbrand
14,5 MWd/k~) ausgeladen. Innerhalb des Reaktor-
kerns wurden zur Erreichtulg eines flachen Neu-
tronenflußverlaufs und eines gleichmäßigen Ab-
brandes 272 Brennelemente umgeladen.
Der RUckgang der FR2-Nutztmg im Jahre 1977 ergab
sich einmal aus dem Betrieb des Experimentes
FR2/102 (PNS-Versuche zum Brennstabversagen) mit
einem Ausfall von rd. 17 Vollastbetriebstagen.
Weiterhin wurde zur DurchfUhrtmg der vorgesahrie-
benen WiederholungsprUfungen im Beisein der TUv-
Sachverständigen die Abschaltwoche e/77 um 7 Tage
verlängert. Schließlich wurde aus personellen
Gründen (Resturlaub 1977) der Reaktor zur Jahres-
wende abgeschaltet, was zu einem Verlust von 8
Vollastbetriebstagen führte.
Betriebsdaten des FR 2.D
Xg
~~:>,0~W
13000
12000
11000
10000
9000
8000
7000 D,~
6000 •ro5000
3E
.000
3000
2000
1000
ZeitE,p,ob~ngs;l. 12MW---l~I----"MW--------------I
betrieb t Reoktor-NeMleistung27.6.66,12"' ""MW erreicht
[2J Energieabgabe [Ml'{d)
Betriebszeit N~103 NN eh]
zZ
~
5000
!~_~~~~_~277_g~~_~~_~~~g~~~~_~~~~~~~~~_~~!g:
nisse:
Im Februar 1977 wurde die Erneuerung der KUhl-
turm-Holzeinbauten abgeschlossen.
Die-durch das Ministerium fUr Arbeit, Gesundheit
und Sozialordntulg von Baden-WUrttemberg geforder-
ten Brandschutzabschottungen an den Kabeltrassen
im FR2-Bereich wurden größtenteils fertiggestellt.
Im gleichen Zusammenhang wurde die im Jahre 1974
installierte Feuermeldeanlage um 61 Ionisations-
melder und um ein Paralleltableau fUr Feueralar-
mierung bei der Reaktorwaohe ergänzt.
Am Ausgang des Behältergebäudes wurde zur Ver-
meidung einer Kontaminationsverschleppung ein
HFK-Monitor aufgestellt.
Die zentrale Propangasversorgung fUr Labors tuld
Werkstätten in Bau 605 wurde außer Betrieb ge-
nommen. Der geringe Verbrauoh stand in keinem
wirtsohaftlich vertretbaren Verhältnis zum War-
ttulgs- und PrUfaufwand. Die einzelnen Verbraucher
werden jetzt mit 5 kg Propangasflaschen versorgt.
In der Abschaltphase b/77 wurde der Umbau des Not-
stromaggregats 7 (NSA 7) auf Startautomatik
geschlossen. Die Automatik hat die Aufgabe, bei
Totalausfall der Energieversorgtmg
Zentrale oder bei Ausfall der 60 V-,StE~uElrspaJ~Lmg
der Sohaltwarte das NSA 7
die Gel~er'at'Drflpanmmg vv,: ......"'!!>",
Isotopenproduktion am FR 2
Anmerkung:
Proben 11 Imml.. 0- 22= 22-32
_ 32- 42
= 42-52= 52-78=78-140
11\ oltt.- o4Ir ZIrl.Mn&!,wrpodUona1 IM Ibtra.-Sial.
'''' ..., ... '" lU\uV't "'.............. ......~
,.rtrahl ... .......UOIl. .." 0-1.0\,[.J [ ..] [>J [...:/.." 71 u t?9'\ ".' ~'I82 ".12.." m .11','" ".' 511MO ."....
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lloUtNlPbtl\nhl1llP' •• fttluwUW. A:r bllllflurpro4l*UOlI W.ld'\ni 'rOlIo %Mu"'lttt.r- W!'da:l vt. Mf\ duobcttQutl
Silizium - Bestrahlungen (Exp, FR 2/108 )
~1~tr~~~~i:l1aN\jng~n meist ~E.p,ff(2j39
~~~~~~~~t~~hlungtn in dtr [ZZlE.p,fR2I~~
~~?s:~~t:;IWrt~UI~~~I~S~;iti~~n[DeKp- FR2I1Anm Es lSt die Anzahl der BubahlUflg'ikapH!tI OIlgegfben,
d,tZCltidtrProbfl'lllfgltlwaumdfnF
-'-5-
Tabelle: Belegung und Nutzung der Strahlrohrausgänge
Reak- Exp.-Nr. Exp.Zeit rel. Bezeiohnung des Experiments Benutzertor- FR2/. [d] NutzungPos. [%]C 2 110 221 99 Vierkreisdiffraktometer Uni TUbingen
Uni Marburg
C 3 8 217 97 Dreiaohsenspektrometer IAK, F+E-Progr.Nr. OA2A
R 1 92 224 100 Kernresonanzspektrometer Uni Heidelberg (Phys.)Zweikreisspektrometer IAK, li'+E-Progr.Nr. OA2A und OJi2E
223 100 Zweikreisdiffraktometer TH Darmstadt (Strukturforsohung)R 2 49 224 100 Vierkreisdiffraktometer Uni Karlsruhe (Kristallografie)Uni TUbingen (Anorg.Chemie)
14 212 95 Zweikreisdiffraktometer Uni Mainz (Phys.Inst.)
R 5 32 180 81 VierkreisdiffraktometerUni Freiburg ~Anorg.)Uni Konstanz (Chem.)
78 211 94 Zweikreisdiffraktometer
Kalte Neutronenquelle fUrR 3 16 223 100 Zweiaohsenspektrometer I IAK, F+E-Progr.Nr. OA2A und OA2E
F1ugzeitspektromter I + II
R 4 101 164 74 Mehrzweokspektrometer IAK, li'+E-Progr.Nr. OA2E
R 6 93 1 1 Doppe1monoohromator IAK, F+E-Progr.Nr. OA2A
Zweikreisspektrometer Uni TUbingenR 7 '7 224 100 Phononenmeßp1atz IAK, li'+E-Progr .NI'. OA2A
Strukturspektrometer
D2-ost 3 Aufbau u. --- Vierkreisdiffraktometer Uni FrankfurtErprobung
T-ost --- --- --- kein ExperimentierbetriebT-west --- --- --- kein ExperimentierbetriebTh-west )8 siehe Isotopen- Drehte11erbestrahlungs- interne und
108 u.Si-Bestrahlungen vorriohtung externe
Th-ost 112 Aufbau --- Rohrpostbestrahlungsanlage INR, li'+E-Progr.Nr. 04.23.4D2-west 111 Aufbau --- Meßplatz f.Filmmethoden Uni TUbingen (Kristall. )Dl-ost 44 siehe Isotopen- Rohrpost-Bestrahlungs~ interne undDl-west bestrahlungen einriohtung externe
S 4 88 siehe Neutronen- Neutronenradiografie- interne undradiografie anlage externe
~~p~:!~::~~~~:!~~~~~:_~~2
Im Beriohtszeitraum wurden bis zu 8 instrumentier- .
te Brennstoff-Kapselversuohseinsätze aus folgen-
den Versuohsgruppen gleiohzeitig bestrahlt:
KVE - Beladung des FR2 im Jahre 1977
Projekt10 FR 2/
9
Exp. FR2/73dl
Exp. FR2/86:
Exp. FR2/87 I
Exp. FR2/100:
Exp. FR2/103:
Quantitative Krieohversuohe
Hoohleistungsbrennstabbestrahlun-gen, Parametertests
Brennstoff-Diohteänderung, Unter-suohung des Dimensionsverhaltens
Brennstoff-Sohwellversuohe, druok-los
Brennstoff-Sohwellversuohe unteraxialer Belastung, kontinuierlioheMessung des Sohwellbetrages
2
Helium-Hauptkompressor infolge Stopfbuohsenver-
sohleiß.
Der zum zweiten Mal gefertigte Zylinder des Haupt-
kompressors wurde Mitte des Jahres geliefert und
im November von der Fertigungskontrolle zum Ein-
bau freigegeben. Der Einbau soll in der Absohalt-
phase D/78 erfolgen.
Der Helium-Druokgaskreislauf (Exp. FR2/26) konnte
bis Ende der Betriebsphase B/77 weitgehend stö-
rungsfrei betrieben werden. Ziel der Versuohe war
die Untersuohung der Weohselwirkung von HUlle
und Brennstoff von BrennstoffprUflingen aus
U-Pu-Misohkarbiden. Dazu wurden ständig die Tem-
peraturen am PrUflingshUllrohr und im Zentrum
des Brennstoffs sowie naoh jedem Bestrahlungs-
zyklus die HUllrohraufweitung gemessen. Es wur-
den 3 Einsätze in 15 Zyklen bestrahlt.
Anlog.\.B.
•• Anlagtl.B.
., AnlogtlB.--
.2
I •• I AnlaOtlB
4 1 r~~\ll(f91.____________ VEm.HtQll'flultt
----
Betriebsdiagramm der FR2 ~ KreislaufexperimenteIm Jahre 1977
i(oUeN.ulronen·queUeIE_p.FR2I16J
1041....h I I' I 11 I\~ll·l "
Bt"l,w~~"t
Rt~h'h.,.I'b U!olW
Seit Mai 1977 ist die betriebliohe Betreuung die-
ser Anlage an das MPI Ubergegangen.
Der Betrieb der vier großteohnisohen Kreislauf-
experimente verlief planmäßig. Während der fUr
das LWR-Sioherheitsprogramm genutzte Heißdampf-
kreislauf zunehmend an Bedeutung gewinnt. wurde
der fUr Versuohe des Projektes Sohneller BrUter
genutzte Helium-Druokgaskreislauf am 2.5.1977
stillgelegt. Die Experimente Tieftemperatur-Be-
strahlungsanlage und Kalte Neutronenquelle dienen
weitgehend der Grundlagenforsohung.
-6-
Der neu erstellte und in den Auslegungsdaten ver-
besserte Bestrahlungseinsatz hat bei einem Kalt-
fahrtest alle Erwartungen erfUllt und konnte in
der Absohaltwoohe g/77 in den Reaktorkern einge-
baut und in Betrieb genommen werden. (Siehe Bild.)
Die Tieftemperatur-Bestrahlungseinriohtung (Exp.
FR2/2) wurde weiterhin vom MPI-Stuttgart genutzt.
das mit dieser Anlage Untersuohungen der Strahlen-
sohäden in Festkörpern durohfUhrt.
H.IßdQmpf-Hoeh-druckkr.lslauflExp.FR2J55-1021
Tieftemperatur-BesttohlungsQlllag.IExp.FR212 )
Helium-Oruckgas~
KreislaufIEKp,FR2/261
Im Beriohtszeitraum wurden die Expansionsmasohine
und der Helium-Hauptkompressor überholt.
Insgesamt wurden im Jahre 1977 11 Proben bestrahlt.
Die Kalte Neutronenquelle (Exp. FR2/16) zur Er-
zeugung subthermisoher Neutronen erreiohte in der
Betriebsphase E/77 nooh mit dem ersten Strahl-
kanaleinsatz eine Gesamtbetriebszeit von 50.000
Stunden mit flüssigem Wasserstoff'in der Modera-
torkammer. Sie ist damit eine der am längsten be-
triebenen Einriohtungen dieser Art in Europa.
Auf Besohluß des Vorstandes der GfK wurde der
Kreislauf am 2.5.1977 stillgelegt. Damit fand
der er'folgreiohe Betrieb einer der ersten Groß-
versuohsanlagen des FR2. in der seit 1965 131
PrUflinge bestrahlt wurden. seinen Absohluß.
Der Heißdampfkreislauf (Exp. FR2/55b) wurde fUr
Transientenversuohe mit elektrisoh und nuklear
beheizten Stäben im Rahmen des Versuohsprogramms
des PNS (Exp. FR2/102) genutzt. Ab September
kamen erstmals im FR2 vorbestrahlte PrUflinge
(Einsatz 102-F) zum Einsatz.
Die VerfUgbarkeit der Versuohsanlage war mit
93.7 %unverändert hooh. Der störungsbedingteVerlust an Experimentierzeit betrug 15.7 Tage.
Davon entfielen oa. 14 Tage auf Reparaturen am
D~e Betriebsweise des FR2 wurde durch diese Ver-
suohe stark beeinträohtigt. Es entstand ein Aus-
fall an Reaktorvollastbetrieb von rd. 17 Tagen.
-7-
Für die einzelnen Kreislaufexperimente ergaben
sioh naohstehende Betriebszeiten:
Experiment Betriebszeit Nutzungsgrad[h] " [%]
Tieftemperatur-Be-strahlungseinrichtung 2045 46
Kalte Neutronenquelle 5255 87
Heißdampfkreislauf 453 19 Transien-tenversuohe
~~~~~!~=_~E=~!~=~~=
Naoh Stillegung des im Zentrailoop betriebenen
Experi~ents FR2/26 lag es nahe, auoh den im' obe-
ren Teil des Zentralloops befindliohen thermioni-
sohen Wandler - obwohl funktionsfähig - aus dem
Reaktor auszubauen, da kein wissensohaftliches
Interesse an einer Fortführung der Bestrahlung be-
stand. Damit ging ein ungewöhnlioh erfolgreiches
Bestrahlungsvorhabe~zu Ende. Insgesamt erreiohte
das Experiment die beachtliohe Bestrahlungszeit
von 31 894 Stunden und eine Leistungsbetriebszeit
von 23 240 Stunden (Stromabgabe ID> 120 A).
Mit der Neutronenradiografieanlage (Exp. FR2/88)
wurden 176 Aufnahmen von PrUflingen, Kapselver-
suchseinsätzen und von biologisohem Material auf-
genommen.
Die y-Bestrahlungseinrichtung (Exp. ,FR2/40) war
mit 35 Bestrahlungen zur Untersuohung der Strah-
lenresistenz versohiedenartiger Materialien ge-
nutzt.
Bis zum September wurden 3 Vorbestrahlungseinsätze
fUr spätere Transientenversuche im Heißdampfkreis-
lauf bestrahlt. Dann wurde der Einsatz 102-F mit
einer Gesamtbestrahlungszeit bei N> 43 MW von
rd. 7500 h planmäßig ausgebaut.
0) Einsatzleiter vom Dienst fUrdas Kernforsohungs-
zentrum (EvD)
Der Bereioh FR2 der Kernteohnisohen Betriebe,
stellt mit dem jeweiligen Sohiohtleiter des FR2
auoh den "Einsatzleiter vom Dienst".
Im Beriohtszeitraum wurden die,EvD in 79 Einsät-
zen (18 Einsätze während und 61 Einsätze außer-
halb der Dienstzeit) tätig. Zusätzlioh erfolgte
1 Übungseinsatz.
Der siohere Reaktor- und Experimentierbetrieb im
Jahre 1977 ist allen Mitarbeitern des FR2, der
Gruppe Betriebsinstandhaltung und den am FR2 täti-
gen Mitarbeitern der Abteilung Strahlen~ohu~z und
Sioherheit und des Aufsiohtsdienstes zu verdanken.
Ihnen gebUhrt ein besonderer Dank.
Beteiligte Mitarbeiter mit Leitungsfunktionen:
Sohiohtbetrieb und EvD
Ing. (grad.), H.A.Ammermann
Ing.(grad.) H.Braun
Dipl.Ing. H.ffuther
Ing.(grad.) R.Krauß
Ing.(grad.) H.Wilker
Ing.(grad.) K.Zeller
Anlagenbetrieb
Ing.(grad.) W.Demant
Ing.(grad.) M.Oehmann
Experimentbetrieb und -betreuung
Dipl.Ing.W.Holub
Ing.(grad.) K.Vogel
Planung (BetriebsbUro)
Ing.(grad.) D.Philipp
Überwaohung
Dr. W.Comper
Betrieb und Nutzung des Reaktors SNEAK
DP G. Jourdan
Im Jahre 1977 wurde die Anordnung SNEAK-ll aufgebaut
und mit dem Experimentierbetrieb begonnen. Der Be-
trieb des Reaktors erfolgte - wie in den zurUoklie-
genden Jahren - nur während der Normalarbeitszeit.
Die'Aufbauzeit der Anordnung betrug 138 Arbeitstage,
sie wurde am 21.9.1977 erstmals kritisoh. Bis zum
Jahresende standen 52 Arbeitstage an Experimentier-
zeit zur VerfUgung.
Die, behördlioh vorgesohriebenen WiederholungsprUfun-
gen mit dem TÜV-Baden einsohließlich interner Vorbe-
reitungszeit beanspruohten 29 Arbeitstage, fUr Re-
paratur- und Wartungsarbeiten war die Anlage insge-
samt 14 Tage nioht betriebsbereit.
Größere Störungen mit längeren Stillstandszeiten
traten im Beriohtszeitraum nioht auf. Im Laufe
Jahres wurde damit begonnen, die Grenzwert- und Ver~
gleiohseinheiten des Reaktorsohutzsystems duroh neue
Einheiten, zu ersetzen.
Im Monat Juli war der Reaktor wegen gemeihsameh Ur-
laubs der Betriebsgruppe 16 Tage außer BetrieW.
Anordnung SNEAK-ll
Die Anordnung SNEAK-ll ist eine mögliohst getreue
Nachblldungdes ReaktorsKNK rr.Inderzentralen
Testzone der Anordnung wurde begonnen, versohiedene
Naohladekonfigurationen zu simulieren.
-8-
Die wichtigsten Messungen hierbei sind kritische Mas-
se, Reaktivitätswerte von simulierten KNK II-Absorber-
stäben und die räumliche Leistungsverteilung im Kern.
Die Testzone enthält Plutonium und auf 93 %angerei-ohertes Uranmetall als Kernbrennstoff, während in der
sioh daran ansohließenden Treiber-Zone Uranmetall mit
20 %und 35 %Anreioherung verwendet wird.
Aufbau und Betrieb dieser Anordnung wurden in der
Sicherheitsbeiratssitzung vom 19.1.1977 genehmigt.
Der Kernaufbau begann im Januar 1977, erste Kritikali-
tät wurde Mitte September erreioht. Die Experimente
an dieser Anordnung dauern bis Mitte 1978.
Beteiligte Mitarbeiter mit Leitungsfunktionenl
Ing.(grad.) L. Lieser
Betrieb und Nutzung der Anlage Heiße Zellen
DI M. Soheeder
Die Anlage war im Jahr 1977 wiederum voll ausgelastet.
(Für das Forsohungszentrum besonders wiohtige Unter-
suohungen werden bevorzugt erledigt, andere Arbeiten
haben Wartezeiten bis zu 6 Monaten). Die getätigten
Untersuohungen, die benutzten Bestrahlungseinrichtun-
gen und die Aufteilung der Zellenkapazität gehen
den Tabellen 1 - 3 hervor.
a) Untersuohungsanlagen
Die Metallografieanlage, die im Erweiterungsbau
im Jahre 1976 in Betrieb genommen wurde, ermög-
lichte eine Vergrößerung des Probendurohsatzes.
Die Verwendung von Sohutzgas in Bearbeitungs-,
Präparations- und Mikroskopieboxen trägt wesent-
lich zur Verbesserung der Untersuohung über den
Einfluß der Spaltprodukte auf das Verhalten von
Brennelementen im Reaktor bei. Durch den Aus-
sohluß von Luftsauerstoff und FeuohÜgkeit kön-
nen versohiedene Spaltprodukte und evtl. einge-
drungenes metallisohes KUhlmittel in ihrer ur-
sprUngliohen Struktur im Brennstoff erhalten und
siohtbar gemacht werden. Die zum Sohutzgasbetrieb
von Zellen und Boxen notwendige Sohutzgasreini-
gungsanlage arbeitete störungsfrei. Die Konzepti-
on der neuen Metallografieanlage hat sioh sowohl
im Hinbliok auf Bedienung als auoh auf Wartung
bewährt.
Das Abfallvolumen aUS dieser Anlage und den Mega-
Curie-Zellen wurde weiter verringert duroh den
Einbau von Pressen, mit denen die anfallenden
festen Abfälle auf ein Drittel ihres ursprUng-
liohen Volumens verkleinert werden.
Die Auffangtanks fUr flüssige Abfälle mußten um-
gebaut und eine Vorbehandlung der Abfälle einge-
führt werden, da ADB infolge Änderung ihrer Auf-
arbeitungsanlagen nicht mehr in der Lage ist,
das anfallende Brennstoff-Wasser-Lösungsmittel-
Gemisoh wie zuvor zu verarbeiten.
Die Anzahl der durohgeführten Metallografieunter-
suohungen und die Aufgliederung der Arbeiten
gehen aus den nachstehenden Diagrammen hervor.
Die Materialprüfanlage im Neubau wurde vollstän-
dig eingeriohtet und in Betrieb genommen.
Folgendes Gerät steht zur Verfügung:
1 hydraulisohe kraft- oder dehnungsgesteuerte50 kN Weohsellastmasohine fUr Temperaturen bis825 K)
2 Pendelsohlagwerke (siehe Bild) für
50 Nm und300 Nm Sohlagarbeit mit kontinuierlioh regel-
barer Temperiervorriohtung von 75 Kbis 1073 KI
1 meohanisohe 50 kN-Zug-Druok-Prüfmasohine mitVakuumofenfUr 1325 K bei 1,33 • 10-3 Pal
1 VakuumglUhofen für 1873 K bei 1,33 • 10-4 Paldas notwendige Kleingerät wie HärteprUfer, Pro-
filprojektor usw.
Die Anzahl der in der Materialprüfung getätig-
ten Zugversuche ist im Diagramm ersiohtlich.
In der wiederaufgebauten Röntgenfeinstrukturan-
lage konnten mittels Röntgen-Fluoreszens-Ana-
lyse die Stähle von 80 KNK-Testproben für den
TUv identifiziert werden. Es ist beabsiohtigt,
im Zusammenwirken mit der Röntgenmikroanalyse
(Mikrosonde) fUr die Phasenanalyse der Reakti-
onsprodukte in bestrahltem Brennstoff die Rönt-
gen-Diffraktometrie einzusetzen.
Mit der Röntgendurohstrahlungsanlage wurden
Einzelstäbe und BUndel mit guter Abbildungs-
Tabelle 11 Untersuohungen bei HZ im Jahre 1'J77
neu Ubernommen zerstörungsfi'eiuntersuoht
-9-
zerstörendImtersuoht
'sonstiges abge-sohlossen
KNK-Ml'E Proben eingebautfUr KNK Ir
-
2 + 4
--2
--S2
-Ja
-----Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
Ja
weiteruntersuohtin TU
insgesamt 15 Stäbeabgesohlossen
2
Vorbereitungen
4 + 3 aus 76
2 + J~ aus 76
2 + 2 aus 76 (5K2)
Ja
2 Mol 7B abgesohlossen 3 Mol 7B nooh inUntersuohung
4 Mol 8D-A abgesohlossen -
2 Mol 16-1 abgesoWossen -
s4 teilweise,S2 abgesohlossen
2 Pu-Zementkapseln,He-Messung(letzte v.18 Proben)
2 DFR 330,(letzte v.7 Stäben)
Korrosion a.KNK-Ab-sohaltgestänge
KNK I-ZrH-Moderator
KNK I-Absorber
2
2
Ja
6
begonnen
2
40 TE's Mol 3H u. 3Hl
42
16 + 16 aus 76
Ja
Ja
Mol 3F
7 DFR 455-Stäbe
8 PNS-Stäbe
2 Loop 5K-POCY
6 DFR 510
2 Loop 5K3
1 Mol 5B12
Mol3G
4 KVE's (Krieohkapseln)
4 RIPCEX-tie rod
2 CIRCE
16 Mol 2-46,47
Mol 7C-l
1 Siloe s4
HAW-Charge 3 HAW-Charge 3
Untersuohung vonLöserUokständen aus
LWR-Pu-reoyole u.SNR-Brennstoff
T-Bestimmung 1.Zry-HUlsen
HAW-Verglasung derCharge 3(4 Zylinder)
-10-
Tabelle 2: Prozentuale Aufteilung des Jährliohen Untersuohungsgutes auf die Herkunft aus einzelnen Reaktoren
Reaktor 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977
FR2 38,4 31,8 33,9 29,5 11,7 11,9 17,6 18,9
BR2 30,3 34,2 28,1 29,6 31,6 38,5 33,8 29,9
DFR 5,2 9,4 8,7 23,3 22,7 7,3 8,9 11,3
RAPSODIE 0,6 - 1,3 8,8 26,3 25,6 12,1 4,6KNK 0,2 0,4 - 0,5 1,3 2,1 4,4 10,9SILOE 1,9 - 0,2 0,1 0,3 - 1,4 5,8MZFR 3,7 1,0 8,4 0,1 0,2 3,2 1,4 -KWO - - 0,1 - - 0,8 3,6 5,3HFR-Grenoble - 0,1 0,5 2,4 1,4 0,9 2,3 0,2HFR-Petten 4,2 0,7 2,7 0,3 1,8 1,8 6,2 2,9
nioht reaktorgebunden 15,5 22,4 16,1 5,4 2,7 7,9 8,3 10,2
100,0 % 100,0 % 100,0 % 100,0 % 100,0 % 100,0 % 100,0 % 100,0 %
Tabelle 3: Aufteilung der Zellenbelegung naoh Auftraggebern in %
RBT KBG/ KFZK- PACT PWA PNS Fremd- PSB- PSB-AnteileKFK/VA Institute firmen Gesamt- Oxid HUll-u. Karbid Adsor-
anteil Strukt- bermaterlal
1970 2,5 4,0 18,5 -- -- -- 7,0 68,0 41,0 21,5 5,5 --1971 3,0 1,5 13,0 0,5 -- -- 2,5 79,5 47,0 29,0 3,5 --1972 0,5 4,0 15,0 9,0 -- -- 4,0 67,5 41,0 24,0 2,5 --1973 0,3 0,5 8,5 10,4 -- -- 1,3 79,0 48,0 25,5 5,0 0,51974 0,3 -- 3,6 5,4 1,1 1,2 2,2 86,2 48,0 28,5 5,5 4,21975 0,2 -- 6,6 3,8 3,3 1,5 4,0 80,6 33,0 40,5 6,0 1,11976 1,3 -- 8,5 2,9 8,0 2,8 2,2 74,3 33,0 35,5 5,5 0,31977 0,5 -- 1,1 0,3 13,0 11,2 1,7 72,2 22,0 40,0 7,0 3,2
qualität durohstrahlt. Die Bilder gewinnen bei der
Beurteilung von Sohäden immer mehr Bedeutung, bei
der Festlegung der Untersuohungen sind sie unent-
behrlioh. Eine reohnergesteuerte Hubvorriohtung
für das Durohstrahlungsgut, die zusammenhängende
Abbildungen von langen Stäben ermöglioht, ist in
Erprobung.
Das Rasterelektronenmikroskop wird z.Zt. von der
Herstellerfirma mit einem wellenlängendispersiven
Spektrometer versehen. Damit können die ohemisohen
Elemente der abgebildeten Strukturen der Proben,
aufgrund der Anregungsstrahlung duroh den Elektro-
nenstrahl ausgelöst, von Ort zu Ort bestimmt wer-
den.
Die Ende des Jahres 1976 in Betrieb genommene
y-Spektrometrieanlage wurde weiter ausgebaut und
erprobt. Für Brennstabuntersuohungen wurde ein
Reohnerprogramm erstellt, das den automatisohen
Programmablauf zur Bestimmung der Aktivitätsver-
teilung interessierender Nuklide längs .eines
Brennstab-Prüflings ermöglioht.
Naoh Eingabe versohiedener Parameter wie Anzahl
der Spektren, Meßabstände und Meßzeiten über das
Terminal der Anlage wird der Prüfling reohner-
gesteuert in definierten Sohritten an einem Kol-
limator entlanggeführt. Die vom Ge-(Li)-Halb-
leiter-Detektor-System in Verbindung mit derrt
4K-Vielkanal-Impulshöhenanalysator aufgenommenen
Spektren wurden auf Magnetband abgespeiohert.
Zur Bestimmung des Aktivitätsprofils eines Prüf-
lings können mit Hilfe eines Reohnerprogramms
die Netto-Zählraten einzelner Nuklide erreohnet
und zusammen mit der Meßortangabe tabellarisoh
ausgedruokt bzw. auf Kassette gespeiohert werden.
Mit Hilfe von Eiohstandards wurde .das Meßsystem
kalibriert und eine Effioienoy-Tabelle aufge-
stellt. Naoh Bestimmung der Absorptionsfaktoren
für das Hüllmaterial und den Brennstoff könnte
-------- ..Ja
300
200
300
Schliffzahl
600
500
~oo
100
-11-
PM PM A MHV D BProbenSchlHre
o
~oo
100
Probenzahl
500
200
A = AutoradiografieÄ = ÄtzenB = BerichtD = Dokumentation
GAMHV
PMQ
GasionenätzenMikro-Härtemessung (V1ckersl
" Präparation, Mikroskopie=Quantitative Auswertung
DSchliffe gesamt~ Probenzaht
100 PSB - Anteil
I kalte ProbenMetallografiearbeiten 1977
Abschluß von radioaktiven Metallografien
Abschluß von Zugversuchen
300
FUr Wartung und Instandhaltung, Abfallbeseitigung
und Umbauten von abgesohirmten Untersuohungs-
plätzen wurden rund 21 %der ZellenarbeitszeitaUfgewendet. Die duroh Defekte an den Manipula-
toren verursaohten Ausfallzeiten sind leioht an-
gestiegen wegen Versohleißersoheinungen an den
zellenseitigen Koppelsystemen der Manipulatoren.
Die Anzahl der Defekte an den Kraftmanipulatoren
ist wieder rUokläufig, da versohlissene Manipu-
latoren naoh 12jähriger Betriebszeit duroh ein
verbessertes Modell ersetzt wurden (siehe ent-
spreohende Diagramme).
Von der Gruppe Anlagenbetrieb HZ wurden mit Hilfe
GfK-interner sowie externer teohnisoher Dienste
die Betriebsanlagen so gewartet, daß bei der
DurohfUhrung der Untersuohungs-Aufgaben keine
wesentliohen Störungen auftraten, Mängel wurden
beseitigt, Verbesserungen laufend vorgenommen.
in Zukunft mit Hilfe des vorhandenen Isotopen-
Analysen-Programms die quantitative Bestimmung
der Nuklidverteilung längs des Stabes erfolgen
und in Form eines Diagramms vor Ort ausgeplottet
werden.
I PSB-Anteil1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 197~ 1975 1976 1977
o
100
500
Probenzahl
600
200
DProbenzahl
-12-
o 01966 1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977
Anzahl der Wechsel von heißen Manipulatorarmenund dadurch verursachte Ausfallzeiten
20
10
40
30
Anzahl derArmwechsel
50
5
'/, Ausfallzeit bezogenauf Belegzeil
15
10
100 '/, der möglichen Arbeitszeit
y-Spektrometrie-Meßplatz bestehend aus:
Ge-(Li)-Detektor-System
Vor- und Hauptverstärker
4K-Impulshöhen-Analysator:(Fabr.TRACOR)8K/loo MHz ADenumerisches DisplayDEC-Rechner, PHP 1l/o5/24KDoppel-MagnetbandkassetteEin- und Ausgabe-Einheit (SILENT)
Magnetbandeinheit (IBM-kompatibel)
Sohrittmotoransteuerung
X-Y-Plotter
Display
Linienschreiber
IL-JT1Tr+rrnfmn~~
'Ji,.,-rr,'"1, JiIT
o Personalmangel
60
80
rrrrn Nachbestrahlungs -Will untersuchungen
11 Reparatur von E3 Reparatur, Wartung, UmbauFernbedienungswerkzeugen 1::::::3o.L.,--r-~---.-~~---'--"--~~-""-----1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977
.0
10 t==
20
.~~~;.s'~~~50
1966 19671968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 1975 1976 1977
Anzahl der Kraftmanipulatorwechsel
15
20
Zellenbelegung - Durchschnitt aus Zelle 1- 4,Metallografiezelle und Materialprüfzelle
1967 1968 1969 1970 1971 1972 1973 1974 19751976 1977
~13-
Die gesinterten Pellets werden vermessen, noch-
mals gewogen, mittels Vorrichtung in Sohlauoh-
folie eingebraoht und zugesohweißt. FUr die wei-
teren Versuohe werden die Pellets mit Hilfe des
WIG-Verfahrens in Zry-Kapseln eingesohweißt.
Die bestrahlten Fissiumkomponenten werden in die
Anlage eingeschleust, die Glasampullen mit einer
Diamantscheibe angeritzt und geöffnet. Sie werden
mit dem unbestrahlten Uran in einer SohwingmUhle
intensiv durchgemischt (die homogene Verteilung
der Spaltprodukte im Uran ist eine wiohtige Vor-
aussetzung fUr die Versuohe). Jeweils 5 kg der
Misohung, abgewogen auf einer Analysenwaage, wer-
den mit einer hydraulisohen Presse zu Pellets
verpreßt und in einem Hoohvakuum-Widerstandsofen
gesintert. Ein eingebauter Programmer mit Pro-
grammregler kann das gewUnsohte Temperaturprofil
wahlweise im Vakuum oder in Sohutzgasatmosphäre
ablaufen lassen (Pellets mit leioht flUohtigen
Spaltproduktanteilen werden nioht gesintert).
mes Je Charge. Zur Bestrahlung werden diese in
einer Handsohuhbox in Quarzglasampullen einge-
wogen und versohlossen. Damit die z.T. hygros-
kopisohen Materialien dosierfähig bleiben, wird
die Zuluft der Box auf etwa 10 %Luftfeuohte bei20 °c abgesenkt.
1976 1977
69 %PNS 75 %29 %PSB 25 %2 %Institute und
Abteilungen derGfK
Mit der im Caisson 2 installierten Sohweißanlage
werden mit radioaktiven Stoffen oder Kernbrenn-
stoffen gefUllte Stäbe und Kapseln versohlossen.
Durch 2750 Sohweißungen fUr PNS und PSB war die
Anlage voll ausgelastet. Außer nichtrostenden und
hoohwarmfesten Stählen wurden auoh Zirkaloy, Tan-
tal, Titan, Molybdän sowie Niokel- und Niokelle-
gierungen gesohweißt.
Zur Ermittlung der Jeweiligen Schweißparameter
sowie zur Qualitätskontrolle wurden )0 metallo-
grafisohe Sohliffe angefertigt und dokumentiert.
Die Belegung der Sohweißanlage, gegliedert nach
Auftraggebern, war:
(siehe auoh Diagramm Belegung und Anzahl der
Sohweißnähte) •
zulässige Jahresdosis
Weitere vom Kontaminationszwischenfall im August
1976 betroffene Anlagenteile wurden saniertl ein
Teil des Untersuchungspersonals wurde zu diesen
Arbeiten mit herangezogen.
Zusätzliche Verbesserungen bei den Sicherheits-
und Abschirmmaßnahmen haben ,zu einer weiteren Ab-
senkung der empfangenen Personendosis geführt,
wobei der Anstieg in der Kurve im Diagramm auf
den o.a. ZwischenfallzurUckzuführen ist. Weitere
Maßnahmen zur Verminderung der Personendosen wur-
den 1977 eingeleitet.
Die im Diagramm "Zellenbelegung" ausgewiesene Min-
derung der Untersuchungsarbeiten in den Jahren
1976 und 1977 (Personalmangel) ist trotz konstan-
ten Personalstandes darauf zurUckzuführen.
Das Fissium besteht aus Natururanoxid und Elemen-
ten, die als Spaltprodukte auftreten, wie z.B. Ag,
Ru, Ba, Zr, Mo, Cs, Nd. Die Gewiohtsanteile die-
ser Elemente betragen nur Bruohteile eines Gram-
Im Transplutoniumlabor wurden der Aufbau einer was-
serabgeschirmten Boxen-Anlage abgeschlossen und
die einzelnen Arbeitsschritte zur Herstellung von
Fissium-Pellets erprobt. Neben mehreren inaktiven
Chargen wurde eine Charge mit radioaktiven Antei-
len verarbeitet.
o
mR5000
3000
1000
4000
2000
Personendosis im Jahres - Durchschnitt
b) Transplutoniumlabor (TPL)
-14-
0) Untersuohungsarbeiten
Gefertigte Schweißnähte im TPL
mJ PACT
Davon wurden Schliffe angefertigt, an denen die
Aufbeulung der ffUlle vermessen, deren Wanddioken-
änderung festgestellt, die Oxidationssohioht,
die ffärte und die. Strukturänderung im Material
duroh das Aufreißen untersuoht werden.
Für die Versuohe zum Brennstabversagen duroh
KUhlmittelverlust wurden jeweils 4 Schnittedurch die Aufbeulungsstellen der Zirkaloy-fftille
der angelieferten Stäbe gelegt.
• SonstigeD PNSEI PSB
1972 1973 1974 1975 1976 1977o
1000
3000
2000
0/0 der möglichen Arbeitszeit100 T1,.....----,,.....----,,...,----,,----------
80
60
Der Zusammenhang zwisohen karbidisohem Brenn-
stoff und Aufkohlung der Hüllwerkstoffe 1.4988
und 1.4970 wurde mit Hilfe metallografisoher
Methoden untersuoht. Es ergab sioh eine Rela-
tion zwisohen der Eindringtiefe des Kohlenstof-
fes aus dem Urankarbid in die Hüllen und dem
Anstieg der Mikrohärte. Dieser Zusammenhang
wurde duroh die Befunde der Röntgenmikroanalyse
bestätigt.
40
20
o~/5~~)~~:~~1972 1973 1974 1975 1976 1977
11 Reparatur von SFernbedienungswerkzeugen 8 Reparatur, Wartung, UmbauffiII] Betrieb d. SchweiAanlage D PersonalmangelBelegung der Schweißanlage im TPL
Im Rahmen des Verträgliohkeitsprogrammes wurde
der Einfluß einer Niob-Gettersohioht auf die
Innenkorrosion von Brennstabhüllrohren an meh-
reren Metallografieproben untersuoht. Dem Brenn-
stoff (UO,7 PuO,3) O2 waren die Elemente es, Jund Te entspreohend einem simulierten Abbrand!
von 10 At.-% zugegeben. Die HUlle, bestehend
aus dem Stahl 1.4988, hatte bei der gegetter-
ten Probe auf der Innenseite eine Nb-Sohioht
von 25/um Dioke.
Die nioht besohiohtete Probe zeigt, wie zu er-
warten, eine sehr starke Innenkorrosion mit An-
griffstiefen bis zu 75 % der HUllrohrwandstärke.
Die besohiohtete Probe zeigt dagegen nur eine
leiohte Innenkorrosion. Die Nb-Sohioht ist im
Bereioh der Brutstofftabletten erhalten, im Be-
reich der Brennstoffsäule hat sie mit Brenn-
stoff und Spaltprodukten reagiert.
-15-
Verträglichkeitsproben:
2
nioht beschiohtete Hülle
mit Nb beschiohtete HUlle
Die Korrosion der Hülle (Fläohen- und Korngren-
zenangriff), die Weohselwirkung zwisohen Brenn-
stoff und Hülle und die Brennstoffstruktur wurden
an Stäben aus Mol 7B, einem Experiment, das die
oberen Belastungsgrenzen fUr SNR 2-Stäbe ermit-
teln soll, untersuoht. Die Metallografie zeigte,
daß der Angriff auf das HUllmaterial ab 875 K
stark zunimmt (die Daten sind in Tabellen fUr Je-
den Brennstab zusammengefaßt).
Die Ermittlung der Povositätsanteile und ihrer ra-
dialen Verteilung im Brennstoff naoh der Bestrah-
lung dient zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit
und der Brennstoffverteilung im Brennstab bzw.
im Element und letztlich im Reaktoroore.
Die modell theoretischen Betraohtungen bzw. die
Modelle werden dem Ergebnis des Experiments ange-,
paßt. Auf dem GefUgebildan~lysator, der an einem
Mikroskop in einer "Heißen Zelle" angeschlossen
ist, k~nn das Abbild der Probe direkt ausgewer-
tet werden. Es wurden Messungen an Oxid- und
Karbidbrennstoffen der Versuche Mol 15.1, Siloe
S 2, KVE-V66 und Mol 8e vorgenommen.
GefUgebildanalysator am Mikroskop einer "HeißenZelle"
Als Beitrag fUr die Genehmigung der Inbetrieb-
nahme des KNK II wurde eine Vielzahl von Mate-
rialprUfungen in der MaterialprUfzelle durch-
gefUhrt. Dazu war auoh die Neuentwioklung von
PrUfgeräten erforderlioh, wie z.B. eine Fein-
dehnungsmeßvorriohtung zur Bestimmung der 0,2 %-Grenze an Warmzugversuohen. In Zusammenarbeit
mit dem TÜV und Interatom wurden aus den Null-
proben, Material-Werkstoff Nr. 1.6770 und1.4550,1. Entnahme und 2. Entnahme aus dem KNK-
Material-Testelement, 42 Kerbsohlagproben, 40
Rundzugproben und 40 Flaohzugproben untersuoht
und die Ergebnisse ausgewertet.
An signifikanten Proben wurden Strukturunter-
suohungen (metallografisoh) und Ö-Ferrit-Be-stimmungen (quantitativ) durohgefUhrt. Vorläu-
fig wurde festgestellt, daß der
KNK erreiohten Neutronendosis (F ~2tronen/om ] E> 0,1 MeV) duroh den
der Temperatur verdeokt
Diagramm "A:bsllhl.uß
-16-
Blatt 3
Tab,1 Meßwerte der keramografischen Untersuchung
Ausgangsdaten :200 '90 .00 .00 1000 1200
BrennstoffLlla IKQ" Lm kOIl La ,al II,L. ITh. Dichte KQ"5 32- -
Rad. Spalt : unhn ob.,'1Stableistung :
Abbrand : 17G - Mol7B - AU 07 - 0
KL16 KQ 14 KL 13 KQ11 KQ9 KQ 7 KQ 5 KQ 3 KQ 2 KL 1
Hüllmaterial :
Hül!rahr - D nach W. - Sch. 5,999 6,00' 6,006 6.00' 6.009 6,005 6.002 6.003 6,016 6,010
Noch intakte Hüllr.~WQndst. 0,35 0,35/0,36 0,3"0,35 0,33-0,3' 0,28-0,29 0,27-0,31 0,22"0,32 0,27-0,30 0,19-0,29 0,33-0,36
H.- Angriff, Außenseite (~m) 10 20 20 30 10
H,-Angrlff, Innenseite (~ml 30 25 30 -50 100 80 150 110 150 30
Hül!m. MHV (p = )
Reaktionsprodukte :
Hüllrohr - Brennstoff (~ml 130 30 85 130 150 250 100 160
Brennstoff
Rad. Spalt Hül!,.- Brennstoff 30/60 '0/60 30 "0
Brennstoffgefügeradien :
Ausgangsgefüge 2,'8/2,56 2,57/2,60 2,5"2,58 2,5712,60 2,56/2,57 2,55/2,59 2,5212,60
Regelloses Kornwachstum 2,'0/2,50 2,50/2,55 2,35/2,'2 2,5012,52 2,50 2,50 2.'0/2,50
Säulenkristalle 1,8011,90 1,85/2,15 1,80/2,00 2,0012,10 2,00 - 2,05 2,00-2,05 1,85/2,10
Verdichteter Brennstoff
Zentralkanal- Durchmesser 1,'0/1,50 1,'0 ~501l,80 ~85/2,OO 1,7511,85 1,72 1,70 2,30-2,'0
Beteiligte Mitarbeiter:
Untersuohungsbetrieb Betonzellen
DI H.Enderlein
H. Blumberg
H. Ziegler
Metallografie und Materialprüfung
DI R. Pejsa
Dr. O. Romer
Ing.(grad.) J. Tuoek
W. Hellriegel
Anlagenbetrieb
Ing. (grad.) H.Staud
Ing.(grad.) G.Lehrmann
Entwurf und Bestellung von Einrichtungsteilen
Ing.(grad.) K.Schneider
Transplutoniumlabor (TPL)
J. Schreibmaier
Experimentieranlagen (KTB/EA)
Die im Jahre 1976 neu übernommene Aufgabe - Betrieb
großteohnisoher Experimentieranlagen - hat im Laufe
des Jahres 1977 deutliohe Fbrmen angenommen.
Bis zum Jahresende waren insgesamt 18 Mitarbeiter in
diesem Bereioh besohäftigt.
Im folgenden wird über die Tätigkeiten der einzelnen
Gruppen beriohtet.
Abgasreinigungsanlagen
G. Kimmig
In der Teahnikumshalle des LAF II, Bau 415, wurden
im Rahmen des PNS die Versuohsanlagen ADAMO und
KRETA erstellt.
Sie dienen Versuchen zur Adsorption von 002 und ~O
an Molekularsieben (ADAMO) und zur Abtrennung von
Krypton und Xenon durch Tieftemperatur-Rektifikation
(KRETA) aUS den Abgasen einer Wiederaufarbeitungs-
anlage.
Experimentator ist IT/PA und IHOH.
Zunäohst wurde eine Betriebsgruppe fUr Betrieb und
Betreuung der Versuohsanlagen aufgebaut und ausge-
bildet. Sie besteht z.zt. aus 6 Mitarbeitern. Ihrewesentlichen Aufgaben sind:
-17-
Anlagenbetrieb im Sohiohtdienst
Wartungs- und Reparaturarbeiten zusammen mitKTB/BI, FunktionsprUfungen
Mithilfe bei der Planung von Umbauten und Verbes-serungen sowie deren Überwaohung
Koordination und Dokumentation des Betriebes
Teohnik. Sohwierigkeiten mit den Gleitringdiohtungen
des Wasserringkompressors konnten von der Liefer-
firma behoben werden. Sohwere Störungen an Komponen-
ten mit Auswirkung auf die VerfUgbarkeit der Anlage
traten jedooh nioht auf.
Betrlebsz)'klus n.Plan
KRETA:
~~~~!~~_~~_~~~~~~g_~~~_~~:~!!~~~~f~_!~_~~~~:
selsohiohtdienst----------------
- der Ein- und Ausbau von Materialproben undSonden,
- die Reparatur und das Ausweohseln von Rohrbe-gleitheizungen, Heizstäben, Thermoelementeneta.,
Ab 1.1.1977 wurden 6 Mitarbeiter des !RB von
KTB/EA Ubernommen. Ihnen oblag der Betrieb, die
Betreuung und Wartung der Na-Versuohskreisläufe
im Bau 272. Diese Kreisläufe werden rund um die
Uhr jeweils fUr woohen- bis monatelange Versuohs-
zyklen im Weohselsohiohtdienst betrieben und
Uberwaoht.
Im Laufe des Jahres wurden 2 Mitarbeiter inner-
halb des Bereiohs zur Betriebsgruppe TrerundilsEln-
versuohsstände versetzt.
- die Wartung der Datendruoker, Sohreiber,
- das Einregeln und Halten der Versuohsbedingun-gen (Temperatur, Durohfluß, Na-Reinheit).
Zu den Arbeiten gehören im wesentLiohen:
Der Weohselsohiohtdienst
eines !RB-Mitarbeiters
ten werden.
- Mithilfe bei der Planung und Projektabwioklung
des neu zu erstellenden LOF-Na-Versuohskreislaufs
im Neubau 618.
- Im Weohselsohiohtdienst wurden zusan@en mit Mit-arbeitern des !RB die im Bau 272 vorhandenen
Natriumversuohskreisläufe betrieben,
NatriumprUfstände
Unter Einsohaltung der KTB/BI konnten Instandsetzungs-
und Umbauarbeiten an dem System zeitgereoht durohge-
führt werden, so daß eine optimale Nutzung der Ver-
suohseinriohtungen möglioh war.
Über die im Beriohtszeitraum erreiohten Versuohser-
gebnisse wird duroh die am Experimentierprogramm be-
teiligten Gruppen an anderer Stelle beriohtet.
Ing.(grad.) H. Braun
a)
Die 6 Mitarbeiter dieser Gruppe waren auf zwei Ar-
beitsgebieten tätig:
KRETAuAOAMO......I
-1B-
b) ~~~~~~§_~~_~~J~~~~e~!~~~~§_~~:~~:Y~~~~~~~:kreislauf
Zur Untersuohung von Strukturmaterial fUr fort-
sohrittliohe Reaktoren werden Materialversuohe in
flüssigem Natrium bei hohen Temperaturen (~825 K)
durohgeführt. Ein erster Kreislauf dient fUr Ver-
suohe, bei denen die Materialproben langsamen
Weohsellastversuohen unterzogen werden (Low Cyole
Fatigue = LCF).
Trenndüsenversuohsanlagen
Im IKVT waren ab Mai 1977 4 Teohniker tätig, die im
Sohiohtdienst zusammen mit Mitarbeitern des Instituts
und der Fa. STEAG den Versuohsbetrieb am Trenndüsen-
kreislauf mit dem Trägergas Wasserstoff abwiokelten.
Die ursprünglioh vorgesehene Übernahme einer ge-
sohlossenen Aufgabe für insgesamt 10 Mitarbeiter
konnte wegen Personalmangels nioht verwirklioht wer-
den.
Dieser Kreislauf wurde von Mitarbeitern des IMF 11
projektiert und im Jahre 1977 an einen Oeneralun-
ternehmer vergeben. Der Versuohsbeginn istfUr
das Frühjahr 1979 geplant.
Betriebsinstandhaltung Kernteohnisohe Betriebe
Ing.(grad.) H. Christoph
Um Erfahrungen zu sammeln, ist der Leiter der Be-
triebsgruppe und ein weiterer Mitarbeiter seit
Frühsommer des Jahres 1977 im Bau 272 (IRE) an
den dort eingeriohteten Na-Kreisläufen tätig. Da-
neben wurde die Planung und Projektabwioklung des
LCF-Kreislaufs mit dem Generalunternehmer in Zu-
sammenarbeit mit den wissensohaftliohen Mitar-
beitern des IMF 11 durohgeführt.
Die Betriebsinstandhaltung der Kernteohnisohe Betrie-
be hat im Jahr 1977 alle wesentliohen Instandsetzungs-
und Wartungs- sowie teilweise auoh Erweiterungsarbei-
ten an den Anlagen FR2, HZ und den neuen Experimen-
tieranlagen auf den Faohgebieten Elektroteohnik und
Masohinenbau durohgeführt.
Der Personaleinsatz der Betriebsinstandhaltung für
die Durohführung aller Wartungs- und Instandsetzungs-
arbeiten betrug 42 Mannjahre.
8fgltlth~l\,...glB.
Ing.(grad.) R. Kettner
Teohnikumshalle fUr Komponentenerprobung (TEKO)
KFK-extern
Edelst.~ Reinigung
Verteilung der ausgeführten Aufträge
der Betriebsinslandhaltung 1977
EXP.l02!Kreislaufanlagen - FR 2
Exp.26Exp.16
Exp. 2
Bestrahlungs - u. Strahlroh rexp erim enteIsotopenproduktion
Gebäude -Instandhaltung
Das naohstehende Diagramm zeigt die Verteilung der
ausgeführten AUfträge auf die einzelnen Anlagen der
KTB und der GfK.
15
13
24
17
16
2019
18
12
11
10
23
22
21
Mannjahre
Halm Krtls\
-19-
Daraus ist zu ersehen, daß der Aufwand der Betriebs-
instandhaltung für den FR2 einsohließlioh der FR2-Ex-
perimente rd. 24 Mannjahre betrug. Für die HZ wurden
rd. 9 Mannjahre, für die Experimentieranlagen KRETA,ADAMO sowie für die SNEAK 2,5 Mannjahre aUfgewendet.
Die Leistungen für Institute und Abteilungen der GfK
einsohließlioh RBT/rr betrugen 5,5 Mannjahre.
GfK-externe AUfträge für Edelstahlreinigungsarbeiten
erforderten 0,7 Mannjahre.
Insgesamt wurden oa. 1)00 Störmeldungen, Arbeits- und
Werkstattaufträge bearbeitet.
Wartung und Instandhaltung
Die von uns betreuten Anlagen konnten duroh vorbeu-
gende Instandhaltungsmaßnahmen weitgehend störungs-
frei betrieben werden. Die störungsbedingten Ausfall-
zeiten reduzierten sioh duroh reohtzeitige Bereit-
stellung von Ersatz- und Austausohteilen auf ein Mi-
nimum.
Die Heißen Zellen wurden bei den zur Sanierung der
Lkw-Einfahrt erforderliohen Einsätzen duroh Abstel-
lung von Personal unterstützt. Teohnisohe Verbesserun-
gen bei den Lüftungsanlagen wurden duroh Umbau der
Drehzahlgeber an allen Gebläsen erreioht.
An den Experimentieranlagen KRETA/ADAMO wurden neben
den Instandhaltungsarbeiten die duroh den Experimen-
tierbetrieb erforderliohen Umbau- und Erweiterungs-
maßnahmen durohgeführt.
Die SNEAK unterstützten wir bei der Besohaffung, Ab-
nahme und Einbau neuer Grenzwertmelder.
Für eine Prüfeinriohtung, die die Uberprüfung aller
Kanäle des Reaktorsohutzsystems von der Sohaltwarte
aus erlaubt, wurden die erforderliohen Messungen
durohgeführt und die Sohaltungsunterlagen erstellt.
Die Demontage des Reaktors STARK wurde abgesohlossen.
Für den FR2 ist duroh die Erstellung einer Energie-
noteinspeisung für die wiohtigsten Zu- und Abluft-
gebläse die Energieversorgung auoh bei Ausfall der
bestehenden Sohaltanlage siohergestellt. Für die Ver-
sorgung einer D20-Notkühlpumpe wurde für das betref-
fende Notstromaggregat eine Startautomatik, die bei
Energie- bzw. Steuerspannungsausfall wirksam wird,
eingebaut und erprobt. Die Ausrüstung der Kühltürme
mit neuen Holzeinbauten wurde duroh Fertigstellung
der letzten beiden Kühltürme im Frühjahr abgesohlos-
sen.
Im Bereioh der Heißen Meohanik wurden für Experiment
FR2/102 - Versuohe zum Brennstabversagen - die er-
sten vorbestrahlten Prüflinge instrumentiert und mon-
tiert.
Die Be- und Entladungen für Experiment FR2/89 - Be-
strahlung von Brennstoffplatten - wurden ohne störun-
gen durohgeführt.
Aufgrund wiederholt aUfgetretender Störungen war eine
Generalüberholung der Isotopenweohselanlage erforder-
lioh.
Alle Brennelementmontagen und -demontagen wurden ter-
mingemäß und ohne Störungen abgesohlossen.
Zentraler Manipulatorservioe
In den Instituten und Abteilungen des KfK sind der-
zeit oa. 240 Manipulatoren zu betreuen.
Leider konnte auoh im abgelaufenen Jahr kein geeig-
neter Raum für die Reparatur von Manipulatoren gefun-
den werden. In den Heißen Zellen wurden 14 Heiße Arme
naoh der Sohaffung eines provisorisohen Reparatur-
raumes repariert. In die neuen Betonierzellen der
FERAB wurden 4 Manipulatoren eingepaßt und eingeDaut.
Reparaturen an Sohwerlastmanipulatoren können auoh
weiterhin nur in der großen Deko-Box von ADB ausge-
führt werden.
Edelstahlreinigungsanlage
Die Edelstahlreinigungsanlage war auoh im Jahr 1977
mit Reinigungs-, Beiz- und Passivierungsarbeiten an
Edelstahl- und Leiohtmetallen gut ausgelastet.
Beteiligte Mitarbeiter mit Leitungsfunktionen:
Elektroteohnik
Ing. (grad.) T.Jungmann
Masohinenbau
Ing.(grad.) F.Dirks
~
J.Rattke