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.
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.
Unterwasser-Lasertechnik für den stillgelegten Reaktor
Das Projekt „Automatisierte Zerlegung von Reaktordruckbehältereinbauten mit Hilfe von Unterwasser-Lasertechnik“ (Azula) wurde gemeinsam mit der Orano GmbH durchgeführt. Gefördert wurde AZULa vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter dem Förderkennzeichen 15S9408 durch den Projektträger Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH (GRS).