Der Rückbau von Strukturen aus Zirkonium-Legierungen stellt eine große Herausforderung bei der Zerlegung von Kernreaktoren dar, da durch den Schneidprozess freigesetzte Partikel dieser Legierungen sich bereits bei geringer Erwärmung entzünden können. Ziel dieser Arbeit war es, die hohen Temperaturen von thermischen Schneidverfahren gezielt zu nutzen, um eine sichere Oxidation der Partikel direkt im Schneidprozess zu bewirken und damit das Metallbrandrisiko herabzusetzten. Neben dieser erhöhten Sicherheit besteht ein großer Vorteil thermischer Schneidverfahren gegenüber mechanischen Verfahren in der deutlich höheren Schneidgeschwindigkeit. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Verfahren sind das Plasmaschneiden, das Hot-Wire-Plasmaschneiden, das Kontakt-Lichtbogen-Metall-Schneiden sowie das autogene Brennschneiden. Als Vergleichsverfahren wurden das Trennschleifen und das Sägen betrachtet. Alle Verfahren wurden an Luft-Atmosphäre und unter Wasser untersucht, wobei jeweils der Oxidationszustand der ausgetriebenen Partikel, die möglichen Prozessparameter, die Prozesstemperaturen, die Gasemissionen und die Partikelgrößenverteilung ermittelt wurden.
Aktualisiert: 2020-03-09
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Der Rückbau von Strukturen aus Zirkonium-Legierungen stellt eine große Herausforderung bei der Zerlegung von Kernreaktoren dar, da durch den Schneidprozess freigesetzte Partikel dieser Legierungen sich bereits bei geringer Erwärmung entzünden können. Ziel dieser Arbeit war es, die hohen Temperaturen von thermischen Schneidverfahren gezielt zu nutzen, um eine sichere Oxidation der Partikel direkt im Schneidprozess zu bewirken und damit das Metallbrandrisiko herabzusetzten. Neben dieser erhöhten Sicherheit besteht ein großer Vorteil thermischer Schneidverfahren gegenüber mechanischen Verfahren in der deutlich höheren Schneidgeschwindigkeit. Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchten Verfahren sind das Plasmaschneiden, das Hot-Wire-Plasmaschneiden, das Kontakt-Lichtbogen-Metall-Schneiden sowie das autogene Brennschneiden. Als Vergleichsverfahren wurden das Trennschleifen und das Sägen betrachtet. Alle Verfahren wurden an Luft-Atmosphäre und unter Wasser untersucht, wobei jeweils der Oxidationszustand der ausgetriebenen Partikel, die möglichen Prozessparameter, die Prozesstemperaturen, die Gasemissionen und die Partikelgrößenverteilung ermittelt wurden.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Das Hot-Wire-Plasmaschneiden ist eine relativ neue Verfahrensvariante des Plasmaschneidens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Plasmalichtbogen zwischen einer brennerseitigen Kathode und einer kontinuierlich zugeführten, abschmelzenden Drahtelektrode brennt. Infolge dieses Verfahrensprinzips ist
das Hot-Wire-Plasmaschneiden gut dafür geeignet, komplexe und dickwandige Strukturen zu trennen. Aufgrund der Tatsache, dass das Hot-Wire-Plasmaschneiden erst im Jahr 2007 in den Markt eingeführt wurde, existierten bisher keine wissenschaftlichen Grundlagenuntersuchungen.
Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen dieser Arbeit zwei wesentliche Ziele verfolgt. So werden zunächst die grundlegenden Zusammenhänge der Einflussfaktoren auf den Schneidprozess systematisch untersucht sowie die Prozessemissionen des Verfahrens durch umfangreiche experimentelle Untersuchungen charakterisiert. Anschließend werden die Leistungsfähigkeit sowie die Einsatzgrenzen des Verfahrens erweitert, indem exotherm abreagierende Zusatzstoffe in den Prozess eingebracht werden und der Prozess darüber hinaus für den Unterwassereinsatz qualifiziert wird. Die Arbeit leistet somit einen Beitrag zur Schaffung eines größeren Prozessverständnisses und zur Weiterentwicklung des Hot-Wire-Plasmaschneidens.
Aktualisiert: 2019-10-17
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