Zur Methodik der Ermüdungsbewertung von Komponenten der nuklearen Kraftwerkstechnik*
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Jürgen Rudolph
Kurzfassung
Der Nachweis der Betriebsfestigkeit ist wesentlicher Baustein des Sicherheitskonzeptes sowie des Alterungs- und Langzeitbetriebsmanagements kerntechnischer Anlagen. Hoher Aufwand zur Lastidentifikation (Fatigue Monitoring) und starke Regelwerksbindung sind kennzeichnend. Besonderheiten gegenüber anderen Technikbereichen stellen die Dominanz thermozyklischer betrieblicher Belastungen sowie relevante Beanspruchungsamplituden im niederzyklischen Bereich (LCF) dar. Das verfolgte Nachweiskonzept wird in seiner regelwerksseitigen Einbettung im ersten Teil des Beitrages erläutert. Darüber hinausgehend werden Möglichkeiten aufgezeigt, bestehende Margen zu quantifizieren. Hierzu wird ein neuer Ansatz der mechanismenorientierten Simulation des thermozyklischen Ermüdungsvorgangs auf Basis der Kurzrissbruchmechanik im zweiten Teil beschrieben.
Abstract
On the Methodology of Fatigue Assessment of Nuclear Power Plant Components. The fatigue assessment of components has to be considered as an essential module of the safety concept as well as the ageing and lifetime management of nuclear power plants. It is based on special safety requirements in the design phase as well as in the framework of the ageing and lifetime management. Considerable efforts of load identification (fatigue monitoring) as well as the strict code conformity are characteristic features. The predominance of thermal cyclic loadings as well as relevant stress/strain amplitudes in the low cycle fatigue regime (LCF) are peculiarities compared to other technical domains. The code based fatigue concept is explained in the first part of the contribution. Furthermore, potentials for the quantification of existing margins are shown. On this, a new approach of mechanistic simulation of the thermal cyclic fatigue process based on short crack fracture mechanics is described in the second part.
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