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Foto: LZH
Erfolgreicher Test im Unterwassertechnik Hannover: In 4 m Wassertiefe konnten die Wissenschaftler Edelstahlbleche erfolgreich durchtrennen.

Laserschneiden

Reaktorrückbau: 95 % weniger Sekundärabfälle im Wasser

Wie lassen sich Sekundärabfälle, die beim Zerschneiden von Reaktoreinbauten ins kühlende Wasser übergehen – und damit der Filteraufwand – stark reduzieren?

Um bei der Demontage von Atomkraftwerken den zusätzlichen Aufwand der Wasserfilterung beim direkten Reaktorrückbau zu reduzieren, haben WissenschaftlerInnen des Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) ein laserbasiertes Schneidverfahren entwickelt und validiert, bei welchem bis zu 95 % weniger radioaktiv kontaminierte Sekundärabfälle ins Kühlwasser gelangen. 

Beim direkten Rückbau werden die Reaktorkomponenten an Ort und Stelle im Wasser zerlegt. Für diesen Ansatz hat sich die Gruppe Unterwassertechnik des LZH eine bestimmte Eigenschaft des Laserstrahlschneidens zu Nutze gemacht: die Schmelze aus der Fuge bleibt beim Schneiden am Blech haften. Bei konventionellen Verfahren, wie dem Wasserstrahlschneiden oder dem Schneiden mit Sägeblättern, geht Material aus der Fuge und prozessabhängig gegebenenfalls auch zusätzlich Abrasivmittel ins Kühlwasser über. Das Wasser muss dann aufwendig von diesen Sekundärabfällen gereinigt werden.

Parameter optimiert: 95 % weniger Sekundärabfälle im Wasser

Durch geschicktes Anpassen der Parameter wie Laserleistung, Gasdruck und Schneidgeschwindigkeit, konnten die Forschenden den Gewichtsverlust beim Schneiden von Edelstahlblechen bis zu 95 % verringern. Entsprechend weniger Sekundärabfälle gehen ins Wasser über. Der Prozess funktioniert ähnlich bei Zirkoniumlegierungen, ein ebenfalls übliches Material für Reaktorkomponenten.

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Foto: LZH Vom LZH entwickelte Laseroptik für das Zerlegen von Reaktorkomponenten unter Wasser.

Erfolgreiche Tests im Unterwassertechnikum Hannover

Im Unterwassertechnikum Hannover der Leibniz Universität Hannover gelang es der Gruppe in einer Wassertiefe von  4 m erfolgreich 3 – 15 mm dicke Edelstahlbleche zu schneiden. Dafür haben sie eine Laseroptik entwickelt und gebaut, die darauf optimiert ist, Kraftwerkskomponenten unter Wasser zu zerlegen. Die Versuche führten sie mit einem mobilen Scheibenlaser der Laser on Demand GmbH, einer LZH-Ausgründung, durch. Im Rahmen der Validierung konnte die Gruppe Unterwassertechnik des LZH zusammen mit dem Partner Orano GmbH, Nürnberg, den Prozess vom Labormaßstab auf Industrie-nahe Konditionen heben, entsprechend dem Technology Readiness Level 6.

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Foto: LZH Prinzip der Vermeidung von Sekundärabfällen: Beim Laserstrahlschneiden bleibt die Schmelze am Blech haften und muss nicht aus dem Wasser entfernt werden.