MLift – Leckagerate nach dem Wiederverpressen gealterter Metalldichtungen

Während im Vorhaben MShift der Lastfall einer Deckelquerverschiebung betrachtet wird, steht im hier beschriebenen Vorhaben MLift der Lastfall eines kurzzeitigen axialen Abhebens des Deckels im Mittelpunkt. Ein Klaffen im Dichtungsbereich ist ebenso wie eine Deckelquerverschiebung unter normalen Betriebsbedingungen ausgeschlossen und stellt ein generisches Szenario für Unfall­ beziehungsweise Störfallbedingungen dar. Generisch deshalb, weil die mechanische Auslegung der Behälter grundsätzlich so erfolgte, dass auch unter maximalen Unfall­ respektive Störfalllasten ein Abheben des Deckels auf Werte begrenzt ist, die unterhalb der nutzbaren elastischen Rückfederung einer gealterten Metalldichtung bleiben. Um auch verlängerte Zeiträume abzudecken, wird hier als Grenzfall ein Szenario betrachtet, bei dem die gealterte Metalldichtung während der Lasteinwirkung vollumfänglich den Kontakt zur Dichtfläche verliert. Die Schraubenauslegung stellt sicher, dass der unter Last entstandene Spalt aufgrund der verbleibenden Schraubenklemmkraft wieder vollständig geschlossen wird und die Dichtung erneut verpresst wird. Die erneute Verpressung der Dichtung ist dadurch gewährleistet, dass die Schrauben des Deckelsystems gemäß den Auslegungsanforderungen (BAM-GGR 012 Leitlinie zur Berechnung der Deckelsysteme und Lastanschlagsysteme von Transportbehältern für radioaktive Stoffe, Ausgabe 2020-­12) auch unter Unfallbedingungen im Wesentlichen nur elastisch beansprucht werden dürfen, so­ dass nach der Stoßphase eine ausreichende Restklemmkraft verbleibt, um den Deckel wieder auf Block zu ziehen.

Da das Ziel des Forschungsvorhabens die Ermittlung einer abdeckenden Leckagerate für den beschriebenen Lastfall ist, wird im Rahmen der Versuche der Kontakt zwischen Dichtung und Deckel künstlich aufgehoben, indem der Flansch mit der gealterten Dichtung vollständig geöffnet wird. Eine der beiden Flanschhälften wird dazu nach dem Lösen der Verschraubung abgehoben und nach einer Relativverdrehung (um einen Schraubenteilkreis) anschließend wieder aufgesetzt und erneut verschraubt. Die Verdrehung erfolgt, um sicherzustellen, dass bei der Wiederverpressung ein gänzlich neuer Kontakt zwischen Dichtung und Dichtfläche hergestellt werden muss.

Da von dem Lastfall potenziell nur Großdeckel betroffen sind – die auf Kleindeckel wirkenden Störfall­/Unfalllasten sind um Größenordnungen geringer –, werden entsprechend nur Metalldichtungen für den Primär­- und Sekundärdeckel erprobt. Das heißt, es werden je zehn silber­ und aluminiumummantelte Dichtungen mit entsprechenden Querschnitten in Flanschen verpresst und durch Warmauslagerung entsprechend den im MSTOR­-Projekt gewonnenen Erkenntnissen künstlich gealtert. Im Anschluss an die Alterung erfolgt die oben beschriebene Öffnung und Wiedermontage der Flansche. Nach der Wiederverpressung wird die Leckagerate über mindestens eine Woche gemessen. Auf diese Weise erhält man neben der maximalen Leckagerate unmittelbar nach Wiederverpressung auch eine Aussage zur Entwicklung der Leckage im Anschluss an einen hypothetischen Störfall.

Es ist vorgesehen, neben den speziell für dieses Vorhaben zu beschaffenden Dichtungen/Flanschen auch die im Vorhaben MSTOR zum Einsatz gekommenen Versuchsflansche nach Abschluss der jeweiligen Testreihen in das MLift­-Programm einzubeziehen. Hierdurch erhöht sich einerseits die statistische Güte des Messprogramms und andererseits können die Auswirkungen unterschiedlicher Alterungszustände beziehungsweise unterschiedlicher Alterungstemperaturen auf das Dichtungsverhalten beim Wiederverpressen bewertet werden.