Framatome nimmt 30-Millionen-Euro-Pilotanlage für Chrombeschichtung von Kernbrennstoff in Betrieb

de.wedoany.com-Bericht: Am 29. Oktober hat der französische Kernkraftwerksausrüster Framatome in seinem Werk in Paimbœuf in der Region Pays de la Loire eine industrielle Pilotanlage für die Chrombeschichtung von Kernbrennstoff-Hüllrohren in Betrieb genommen. Das Projektvolumen beträgt rund 30 Millionen Euro, die ausgelegte Jahreskapazität liegt bei über 100.000 Hüllrohren. Die Anlage nutzt das Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung und dient der Industrialisierung der fortschrittlichen unfalltoleranten Brennstofftechnologie PROtect (E-ATF). Die industrielle Qualifizierung des Verfahrens soll bis Ende 2026 abgeschlossen sein, der Produktionsstart ist für Anfang 2027 geplant.

Die neue Anlage wurde auf dem bestehenden Fertigungsgelände von Framatome in Paimbœuf für Kernbrennstoffkomponenten errichtet und dient hauptsächlich der Chrombeschichtung von Zirkoniumlegierungs-Hüllrohren für Kernbrennstoffbaugruppen. Das Produktionsverfahren setzt auf physikalische Gasphasenabscheidung, um auf der Oberfläche der Zirkoniumlegierungsrohre eine Chromschutzschicht zu erzeugen. In der Anlage werden Verfahrensvalidierungen unter Bedingungen nahe der künftigen Serienproduktion durchgeführt, wobei der Schwerpunkt auf der Bewertung der Stabilität des Chrombeschichtungsprozesses und der industriellen Anwendbarkeit liegt.

Die neue Pilotanlage ist für eine Jahreskapazität von über 100.000 chrombeschichteten Hüllrohren ausgelegt; der Durchsatz kann später an die technologische Entwicklung angepasst werden. Framatome plant, in dieser Anlage die industrielle Validierung des Chrombeschichtungsverfahrens abzuschließen und damit die verfahrenstechnische Grundlage für die spätere Serienproduktion zu schaffen. Das Unternehmen hat als Termin für den Abschluss der industriellen Qualifizierung Ende 2026 und als Ziel für den Produktionsstart Anfang 2027 festgelegt; derzeit ist noch nicht bestätigt, dass die Auslegungskapazität erreicht wird.

Die PROtect-E-ATF-Technologie wurde von Framatome gemeinsam mit der französischen Kommission für Atomenergie und alternative Energien (CEA) entwickelt. Sie basiert hauptsächlich auf chrombeschichteten Zirkoniumlegierungs-Hüllrohren und kann je nach Bedarf der Kernkraftwerksbetreiber mit Uranbrennstofftabletten ergänzt werden, denen Chromoxid zugesetzt ist. Nach den von Framatome veröffentlichten Forschungsergebnissen zielt die Technologie darauf ab, die Oxidationsbeständigkeit und die mechanischen Hochtemperatureigenschaften des Hüllrohrmaterials zu verbessern und die Wasserstoffbildung bei einem Ausfall des Kühlsystems zu verringern. Die Forschungsarbeiten wurden im Rahmen des französischen Konjunkturprogramms sowie vom US-Energieministerium unterstützt.

Die Brennstofftechnologie befindet sich bereits in der Phase der realen Bestrahlungsvalidierung in Kernkraftwerken. Im Jahr 2019 begannen die ersten entsprechenden Brennstäbe ihre Bestrahlungstests im Kernkraftwerk Gösgen in der Schweiz bzw. im Kernkraftwerk Vogtle in den USA. Im Jahr 2021 wurde die erste vollständige PROtect-E-ATF-Brennstoffbaugruppe in das Kernkraftwerk Calvert Cliffs in den USA eingesetzt. Im Jahr 2023 wurden in Zusammenarbeit von Framatome und Électricité de France (EDF) vier Vorserien-Brennstoffbaugruppen in französische Druckwasserreaktoren eingesetzt.

Im Jahr 2024 absolvierten die PROtect-E-ATF-Brennstäbe im Kernkraftwerk Vogtle in den USA ihren dritten 18-monatigen Brennstoffzyklus und erreichten eine kumulierte Betriebszeit von 54 Monaten. Im selben Jahr wurde die Technologie im Kernkraftwerk Gösgen in der Schweiz mit einem Abbrand von über 60 GWd/tU an vollständigen Brennstäben betrieblich validiert. Nach Angaben von Framatome hat die PROtect-Technologie inzwischen an sechs Reaktoren weltweit Test- und Betriebserfahrung gesammelt.

Das Werk Paimbœuf fertigt derzeit Zirkoniumlegierungskomponenten und Hüllrohre für Kernbrennstoffbaugruppen. Das neue Pilotverfahren zur Chrombeschichtung wird an die bestehende Hüllrohrfertigung anknüpfen und die industrielle Qualifizierung des Verfahrens weiter vorantreiben. Framatome plant, nach Abschluss der Qualifizierung die Produktion aufzunehmen und damit Fertigungskapazitäten für die spätere kommerzielle Lieferung von PROtect-E-ATF-Brennstoff bereitzustellen.