FSW von Atommüllbehältern

Rührreibschweißen von Metamic™, d.h. Bor-haltigen Aluminium-Verbundwerkstoffen

Orrvilon Inc in Orrville, Ohio ist ein auf Aluminium-Verbundwerkstoffe und exotische Legierungen spezialisiertes Tochterunternehmen von Holtec (für Google-Street-View bitte anklicken)

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Bei der Firma Orrvilon, Inc. in Orrville, Ohio, werden aus Bor-haltigen Aluminium-Verbundwerkstoffen Atommüllbehälter gefertigt, die in den USA zum Lagern von verbrauchten Kernbrennstäben verwendet werden. Die Bor-haltige Aluminiumverbundwerkstoffe absorbieren die aus den zum Abklingen eingelagerten Atombrennstäben austretenden Neutronen, so dass diese nicht wie sonst vielerorts üblich unter Wasser gelagert werden müssen.^{[1][2][3][4][5]}

Visuelle Prüfung von Metamic™-Rührreibschweiß-Nähten

Zur Qualitätssicherung der fertiggestellten Rührreibschweißnähte wird unter anderem ein visuelles Prüfverfahren mit festgelegten Akzeptanzkriterien für eventuell auftretende Fehler eingesetzt. Dieses Prüfverfahren nutzt eine Reihe von visuellen Hilfsmitteln zum Vergleich mit den zu begutachtenden Rührreibschweißnähten zur Identifizierung und Quantifizierung von Fehlern mit Hilfe von Kategoriestufen, die die Qualität der Schweißnähte widerspiegeln (z.B. die Kategorien A bis D). Der Zweck der kategorisierten Ausführungsproben ist, dass die Schweißaufsichtsperson, der Maschinenbediener und/oder Prüfer die Einstellung der Anlage und die korrekten Schweißparameter sowohl während der Schweißung als auch für die Endprüfung der FSW-Schweißnähte überprüfen kann.

Es zeigte sich bei einer staatlichen Inaugenscheinnahme am 21. März 2014, dass der FSW-Fertigungsprozess und das Schweißverfahren in der Lage waren, akzeptable FSW- Schweißnähte zu erzeugen, die den anerkannten FSW-Industriepraktiken mit leichter zu verschweißenden Werkstoffen entsprachen.

Ein dreiköpfiges Expertenteam der US-amerikanischen Atomaussichtsbehörden des Office of Nuclear Materials Safety and Safeguards, Division of Spent Fuel Storage and Transportation, Structural Mechanics and Materials Branch, and Rules, Inspections, and Operations Branch bekamen eine Demonstration der "Metamic Friction Stir Weld (FSW) Visual Inspection Procedure – HSP638, Revision 3" und berichteten darüber in einem Besuchsbericht.^[6]

Die Inspektoren führen eine Sichtprüfung an der FSW-Schweißnaht des Kraftstoffkorbs durch, um die Anwendung des überarbeiteten Verfahrens zu demonstrieren. Das Team verifizierte, dass die Inspektoren in der Lage waren, die spezifizierten Annahme-/Ablehnungskriterien im überarbeiteten Verfahren in Verbindung mit den visuellen Hilfsmitteln eine endgültige FSW-Schweißnaht zu prüfen.

Als Ergebnis der Vorführung der visuellen Inspektion hatte das Team zwei Beobachtungen:

Der zu Verfügung stehende Satz von Ausführungsmustern enthielt überraschenderweise keine akzeptable FSW-Schweißnaht, die der Prüfer bei der Durchführung einer Endprüfung als Vorbild heranziehen könnte.
Die visuellen Hilfsmittel waren nicht eindeutig mit einer Werkzeug- oder Kalibrierungsnummer gekennzeichnet.

Es wurde besprochen und beschlossen, wie diese Unzulänglichkeiten beseitigt werden können. Als Ergebnis dieses Treffens präzisierte Holtec das Kapitel 8 der SAR, um die Abnahmekriterien und die Anforderungen an die visuelle Prüfung gemäß ASME Abschnitt V, Artikel 1, Absatz T-150.^[6]