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Als erstes Unternehmen der Branche hat Westinghouse Electric Company mit Hilfe der additiven Fertigung (AM) Bodendüsen hergestellt, die die Abscheidung von Fremdkörpern und die Haltbarkeit des Brennstoffs in seinen Brennelementen verbessern. Die Düsen wurden in vier Brennelemente integriert, die im ersten Quartal 2024 an das von Southern Nuclear betriebene Kernkraftwerk Joseph M. Farley von Alabama Power geliefert werden.
Der Abrieb durch Schmutzpartikel an den Brennstabhüllen – bekannt als Schmutzfretting – ist die Hauptursache für Lecks in Brennstoffbaugruppen von Druckwasserreaktoren (PWR). Die additive Fertigung bietet erhebliche Verbesserungen in der Schmutzfilterung dank der erweiterten Designfreiheit, die den Durchmesser der Schmutzpartikel, die in den Reaktor gelangen können, reduziert. In Tests zeigten die additiv gefertigten Komponenten eine 30%ige Verbesserung der Schmutzresistenz.
“In den letzten zehn Jahren war Southern Nuclear führend in der Entwicklung und Umsetzung neuer Technologien, die die Widerstandsfähigkeit der Brennstoffe verbessern”, sagte Southern Nuclear President Pete Sena. “Die bestehende Kernkraftflotte ist das Rückgrat der sauberen Energieversorgung unseres Landes, und wir innovieren den Kernbrennstoff heute, um ihn robuster zu machen, damit wir in den kommenden Jahrzehnten sicherere, erschwinglichere und zuverlässigere kohlenstofffreie saubere Kernkraft liefern können.”
Dieser Meilenstein unterstreicht die Führungsrolle von Westinghouse in der Kernindustrie bei der Entwicklung fortschrittlicher Lösungen mittels additiver Fertigungstechniken. Bereits 2015 führte das Unternehmen die erste Materialbestrahlungsstudie von additiv gefertigten Nuklearkomponenten durch. Im Jahr 2020 installierte Westinghouse die erste sicherheitsrelevante additiv gefertigte Komponente, ein Thimble Plugging Device, in einen kommerziellen Reaktor. Und im Jahr 2024 stellte Westinghouse die 1.000ste additiv gefertigte Komponente für VVER-440-Brennstoff her.
“Unsere additive Fertigungstechnologie ermöglicht es uns, bahnbrechende Leistungen zu erzielen, die sich unmittelbar positiv auf unsere Kunden auswirken”, sagte Tarik Choho, Westinghouse President of Nuclear Fuel. “Diese bedeutende technologische Innovation für DWR-Reaktoren verringert das Risiko von Leckagen in den Brennstäben, die durch die Ansammlung von Trümmern verursacht werden, und stärkt die Sicherheit und Effizienz des Betriebs unserer Kunden.”
Die Anwendung der additiven Fertigung in der Kerntechnik zeigt deutlich das Potenzial dieser Technologie, die Sicherheit und Effizienz der Kernkraftwerke zu erhöhen und gleichzeitig die Betriebskosten zu senken. Dies könnte in Zukunft zu einer breiteren Akzeptanz und Anwendung der additiven Fertigung in der gesamten Kernenergiebranche führen.
