Nuclear Environment Worm Transmission Optimization for Safety Clutch
Forschungsthema
| Kurztitel | NEWTOSC |
| Projektbeginn | Q1/2026 |
| Förderung | DLR-FKZM 02NUK110B Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt, BMFTR |
| Projektpartner | AUMA Riester GmbH & Co. KG Institut für Produktentwicklung IPEK, Karlsruher Institut für Technologie |
| Kontakt | Dr.-Ing. M. Geitner |
Projektbeschreibung
Für den Einsatz von Hochsicherheitsarmaturen in Kernkraftwerken sind spezielle Stellantriebe mit Gleichstrommotoren (DC-Motoren) und meist Schneckengetriebe als Antriebseinheit erforderlich. Diese Stellantriebe zeichnen sich dadurch aus, dass sie ohne Gleichrichter direkt an eine Batterie angeschlossen werden können. Im Störfall (LOCA = Loss of Coolant Accident) kann es zum Ausfall der Steuerung und Regelung im Stellantrieb kommen. Ein LOCA-Szenario kann während der Lebensdauer eines Kernkraftwerks zu jedem Zeitpunkt auftreten, weshalb der Stellantrieb und somit das Schneckengetriebe im Neuzustand oder am Ende der geplanten Lebenszeit einer mechanischen und thermischen Überlastung ausgesetzt werden kann. Ebenso werden in regelmäßigen Abständen die Sicherheitsfunktionen der Kernkraftwerke geprüft, wobei das Schneckengetriebe ebenso mechanisch überlastet wird. Die Auswirkungen dieser mechanischen Überlastung des Schneckengetriebes auf die Tragfähigkeit und den Wirkungsgrad sollen im Forschungsprojekt NEWTOSC untersucht werden.
Für die Auslegung eines Stellantriebs im Nuklearbereich ist derzeit ist unklar, inwieweit der Zeitpunkt einer mechanischen Überlastung die Tragfähigkeit und die Restlebensdauer der Antriebseinheit und somit einen sicheren Betrieb im Störfall beeinflusst. Durch solche Überlastungsszenarien treten ausgeprägte Wirkungsgradschwankungen im Schneckengetriebe auf, welche die notwendige Antriebsleistung signifikant verändern und im ungesteuerten Störfall zu sicherheitskritischen Fehlfunktionen führen können. Daher ist eine verlässliche Aussage über den Wirkungsgrad im Störfall und somit eine Reduktion der Wirkungsgradschwankungen im Schneckengetriebe erforderlich. Eine verlässliche Abschätzung des Wirkungsgrads bildet die Grundlage für die Auslegung des Schneckengetriebes und ermöglicht eine präzise Bewertung der auftretenden Änderungen im Betrieb. Allerdings treten im Überlastfall Temperaturen und Belastungen auf, die deutlich über den üblichen Parametern eines Schneckengetriebes liegen und zu plastischen Verformungen führen. Untersuchungen und gezielte Maßnahmen sind daher notwendig, um abgesicherte Aussagen über Wirkungsgrad und Tragfähigkeit in solchen Extremsituationen treffen zu können.
