Kältemaschinen für Kernkraftwerke
Einleitung
Kältemaschinen werden überall in der Industrie eingesetzt, wo es gilt, etwas zu kühlen. Sei es in der Industrie, bei Gebäuden oder auch bei nuklearen Kraftwerken. In der Nuklearindustrie sind allerdings die Sicherheitsanforderungen um ein Vielfaches höher. Die Maschinen müssen, je nach Einsatzbereich auch in kritischen Situationen z.B. einem Erdbeben, einem Tsunami oder einem Flugzeugabsturz funktionieren.
Nach Tschernobyl und Fukushima wurden die Anforderungen hinsichtlich der Erdbebenlasten nochmals drastisch verschärft.
Da Merkle & Partner verschiedenste Nachweise bei nuklearen Anlagen geführt hat und Verstärkungsmaßnahmen anhand von Simulationsergebnissen in die Konstruktion mit einfließen, lag es auf der Hand, die Entwicklung einer neuen Kältemaschine im Rahmen eines Pilotprojektes auch durch unser Haus durchzuführen.
Die Konstruktion und die rechnerische Nachweisführung erfolgte für die Firma Cofely Refrigeration GmbH, der Endkunde war der französische Konzern Areva.
Eingesetzt werden die Maschinen im Atomkraftwerk Flamanville.
Aufgabenstellung / Berechnung
Das Packaging und die zu verwendeten Komponenten wie Kompressoren, Kondensatoren und Schaltschränke war im vorliegenden Fall vorgegeben. Die dominierenden Lastfälle waren Erdbebenlastfälle, bei denen die entsprechenden Normen im Laufe des Projektes drastisch verschärft wurden.
Die Dimensionierung des Rahmens, der Streben und der Schraubverbindung erfolgten anhand von Finite-Elemente-Berechnungen nach den entsprechenden Normen.
Der Dokumentationsaufwand insbesondere auch bei den sich verschärfenden Regelungen war erheblich. Immer wieder mussten neue Anforderungen ertragen und berücksichtigt werden.
Ergebnisse
Der Nachweis für die Konstruktion konnte auch unter Berücksichtigung der erhöhten Anforderungen erbracht werden. Im Laufe von mehreren Folgeprojekten eignete sich Merkle & Partner ein umfangreiches Know-How gerade in diesem hochsicherheitsrelevanten Bereich an.
Ausblick
Auch nach dem überhasteten Ausstieg Deutschlands aus der Kernenergie werden weltweit nach wie vor Atomkraftwerke gebaut.
Allein China plante im Jahre 2020 44 Atomreaktoren, die im Laufe der folgenden 8-10 Jahre in Betrieb gehen werden, gefolgt von Reaktoren in Russland und Indien. Auch Japan setzt trotz Fukushima wieder auf Kernkraft, da sich andere Wege zur Sicherstellung der Energie für das Land als wenig erfolgreich erwiesen haben.
Im Jahr 2019 gingen weltweit 5 neue Atomkraftwerke ans Netz.
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