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Grundlagen

(1) Die Regeln des Kerntechnischen Ausschusses (KTA) haben die Aufgabe, sicherheitstechnische Anforderungen anzugeben, bei deren Einhaltung die nach dem Stand von Wissenschaft und Technik erforderliche Vorsorge gegen Schäden durch die Errichtung und den Betrieb der Anlage getroffen ist (§ 7 Abs. 2 Nr. 3 Atomgesetz -AtG-), um die im AtG und in der Strahlenschutzverordnung (StrlSchV) festgelegten sowie in den "Sicherheitskriterien für Kernkraftwerke" und den "Leitlinien zur Beurteilung der Auslegung von Kernkraftwerken mit Druckwasserreaktoren gegen Störfälle im Sinne des § 28 Abs. 3 StrlSchV - Störfall-Leitlinien - " (in der Fassung vom 18.10.1983) weiter konkretisierten Schutzziele zu erreichen.

(2) Basierend auf den Sicherheitskriterien für Kernkraftwerke des Bundesministeriums des Innern Kriterium 1.1 "Grundsätze der Sicherheitsvorsorge" wird in dieser Regel festgelegt, welche Anforderungen an die elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems und deren Zuordnung zu den verfahrenstechnischen Systemen des Sicherheitssystems zu stellen sind.

(3) Die Einhaltung der konventionellen Vorschriften und Normen (z.B. Unfallverhütungsvorschriften, DIN-Normen und VDE-Bestimmungen) wird vorausgesetzt, wenn nicht kernkraftwerksspezifisch bedingt andere Anforderungen gestellt werden.

(4) In dieser Regel werden für elektrische Antriebe des Sicherheitssystems Anforderungen festgelegt, die anerkannte Lastannahmen aus Störfallanalysen abdecken.

(5) Diese Regel ergänzt die Regeln KTA 3701 bis KTA 3706 der "Energie- und Medienversorgung" und KTA 3501 "Reaktorschutzsystem und Überwachungseinrichtungen des Sicherheitssystems". Weiter besteht für die von den elektrischen Antrieben des Sicherheitssystems angetriebenen Armaturen und Arbeitsmaschinen ein Zusammenhang insbesondere zu den Regeln KTA 3404 "Abschließung der den Reaktorsicherheitsbehälter durchdringenden Rohrleitungen von Betriebssystemen im Falle einer Freisetzung von radioaktiven Stoffen in den Reaktorsicherheitsbehälter" und KTA 3301 "Nachwärmeabfuhrsysteme von Leichtwasserreaktoren".

(6) Allgemeine Forderungen an die Qualitätssicherung sind in KTA 1401 enthalten.

1 Anwendungsbereich

(1) Diese Regel ist anzuwenden auf elektrische Antriebe des Sicherheitssystems in Kernkraftwerken. Hierzu gehören in dieser Regel Stellantriebe, Betätigungsmagnete für Ventile, Antriebe von Arbeitsmaschinen und Steuerelementantriebe.

(2) Für Steuerelementantriebe ist nur der Abschnitt 8 dieser Regel anzuwenden.

Hinweis:
Weitere Anforderungen an Steuerelementantriebe von Leichtwasserreaktoren sind in KTA 3103 enthalten.

(3) Weiterhin werden in dieser Regel Anforderungen an die Einrichtungen des Aggregatschutzes für elektrische Antriebe des Sicherheitssystems gestellt, deren Signale keinen Vorrang gegenüber Signalen des Reaktorschutzes haben.

(4) Nicht zum Anwendungsbereich dieser Regel gehören:

1. Aggregatschutz, dessen Signale Vorrang gegenüber Signalen des Reaktorschutzes haben.
   Hinweis:
   Anforderungen an diesen Aggregatschutz sind in KTA 3501 enthalten.
2. Elektrische Schutzeinrichtungen. Hinweis: Anforderungen an diese Einrichtungen sind in KTA 3705 enthalten.
3. Anforderungen an Auslegung, Konstruktion, Berechnung, Fertigung, Montage, Prüfungen und Betrieb von Antriebs-, Steuer-, und Vorrangbaugruppen.

Hinweis:
Diesbezügliche Anforderungen sind den Regeln KTA 3501 und KTA 3503 enthalten.

2 Begriffe

(1) Absteuerung eines elektrischen Stellantriebs

Die Absteuerung eines elektrischen Stellantriebs ist die Abschaltung des Antriebsmotors durch die zugehörigen Steuereinrichtungen.

Hinweis:
Die Absteuerung eines elektrischen Stellantriebs kann z.B. in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Stellung (wegabhängige Absteuerung) oder von einem vorgegebenen Drehmoment (drehmomentabhängige Absteuerung) erfolgen.

(2) Abschaltversagen

Abschaltversagen liegt dann vor, wenn trotz Erreichen der definierten Endlage der Motor eines Stellantriebs nicht abgeschaltet wird.

(3) Aggregatschute:

Der Aggregatschutz ist eine Einrichtung, die einem Aggregat zugeordnet ist und dieses vor Betriebsbedingungen, für die das Aggregat nicht ausgelegt und bestimmt ist, schützen soll.

Hinweis:
Zum Aggregatschutz gehört nicht die Absteuerung von Stellantrieben.

(4) Regelantrieb Der Regelantrieb ist der Stellantrieb einer Regeleinrichtung.

(5) Sicherheitssystem

Das Sicherheitssystem ist die Gesamtheit aller Einrichtungen einer Reaktoranlage, die die Aufgabe haben, die Anlage vor unzulässigen Beanspruchungen zu schützen und bei auftretenden Störfällen deren Auswirkungen auf das Betriebspersonal, die Anlage und die Umgebung in vorgegebenen Grenzen zu halten.

(6) Spindelkraft

Spindelkraft ist die Umwandlung des in die Spindelmutter eingeleiteten Drehmomentes in eine Spindellängskraft.

(7) Stellantrieb

Der Stellantrieb ist die Antriebseinheit, die ein Stellglied verstellt.

Hinweis:
Stellantriebe können Steuer- oder Regelantriebe sein. Bauarten der Stellantriebe sind z.B. Drehantriebe, Schubantriebe, Schwenkantriebe. Stellglieder sind z.B. Armaturen wie Ventile, Klappen, Schieber.

(8) Steuerantrieb Der Steuerantrieb ist der Stellantrieb einer Steuereinrichtung.

(9) Störfall

Ein Störfall ist ein Ereignisablauf, bei dessen Eintreten der Betrieb der Anlage oder die Tätigkeit aus sicherheitstechnischen Gründen nicht fortgeführt werden kann und für den die Anlage ausgelegt ist: oder für den bei der Tätigkeit vorsorglich Schutzvorkehrungen vorgesehen sind.

Hinweis:
Für Anlagen nach § 7 AtG ist unter "Störfall" ein Ereignisablauf zu verstehen, bei dessen Eintreten der Betrieb der Anlage aus sicherheitstechnischen Gründen nicht fortgeführt werden kann und für den die Anlage ausgelegt ist.

3 Übergeordnete Anforderungen für das Zusammenwirken von elektrischen Antrieben und Sicherheitseinrichtungen

3.1 Grundlegende Anforderungen

Es ist nachzuweisen, dass die elektrischen Antriebe im Zusammenwirken mit anderen aktiven und mit passiven Sicherheitseinrichtungen so ausgelegt, ausgeführt und betrieben werden, dass nichttolerierbare Auswirkungen der Störfälle verhindert werden.

Hinweis:
Es ist zulässig, diesen Nachweis für die Gesamtheit aller Komponenten des Sicherheitssystems gemeinsam zu erbringen.

3.2 Versagen auslösende Ereignisse

3.2.1 Versagen auslösende Ereignisse an den elektrischen Antrieben des Sicherheitssystems

(1) Die elektrischen Antriebe sind mit den verfahrenstechnischen Systemen so zu planen und anzuordnen, dass ein Versagen auslösendes Ereignis an elektrischen Antrieben die notwendigen Schutzaktionen im Störfall nicht verhindert.

Hinweis:
Dies kann z.B. durch strangweisen Aufbau der verfahrenstechnischen Systeme erfolgen.

(2) Es sind Versagen auslösende Ereignisse an den elektrischen Antrieben des Sicherheitssystems in Betracht zu ziehen wie:

1. Ausfälle durch Kurzschlüsse, Unterbrechungen, Erdschlüsse, Spannungs- und Frequenzänderungen, mechanisches Versagen, Brand,
2. mehrere gleichzeitig oder kurzzeitig aufeinanderfolgende Ausfälle nach a), die eine gemeinsame Ursache (Fertigungsfehler, Auslegungsfehler, Drift) haben und
3. Fehler bei Bedienung und Wartung der elektrischen Antriebe durch das Personal.

3.2.2 Versagen auslösende Ereignisse innerhalb der Reaktoranlage

Es sind Versagen auslösende Ereignisse innerhalb der Reaktoranlage in Betracht zu ziehen.

Hinweis:
Siehe "Interpretationen zu den Sicherheitskriterien für Kernkraftwerke, Einzelfehlerkonzept".

Beispiele für Versagen auslösende Ereignisse innerhalb der Reaktoranlage sind: Brand, Wassereinbruch, schlagende Rohrleitung, Bruchstücke einer versagenden Komponente, mechanische Strahlwirkung von Medien wie Dampf, Wasser, Gas und Öl.

3.2.3 Versagen auslösende Ereignisse außerhalb der Reaktoranlage

Die elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems sind gegen die gleichen Einwirkungen von außen zu schützen, wie die verfahrenstechnischen Systeme, denen sie zugeordnet sind.

Hinweis:
Versagen auslösende Ereignisse sind z.B. Erdbeben, Flugzeugabsturz, Explosionsdruckwelle, Überflutung.

3.3 Ausfallannahmen

(1) Es ist nachzuweisen, dass die elektrischen Antriebe im Zusammenwirken mit aktiven und passiven Sicherheitseinrichtungen zusätzlich zum Störfall

1. einen Zufallsausfall (Einzelfehler),
2. einen Instandhaltungsfall und
3. Folgeausfälle

beherrschen, soweit diese Forderungen für die zugehörigen verfahrenstechnischen Systeme bestehen.

(2) Der Zufallsausfall sowie der Instandsetzungsfall sind in der Gesamtheit der Komponenten des Sicherheitssystems, die zur Beherrschung eines Störfalls notwendig sind, nur einmal anzunehmen.

(3) Systematische Ausfälle sind nicht zu unterstellen, wenn durch folgende Maßnahmen die Eintrittswahrscheinlichkeit systematischer Ausfälle ausreichend klein wird:

1. Auswahl geeigneter Arten von elektrischen Antrieben,
2. Auslegung der elektrischen Antriebe unter Berücksichtigung aller in Betracht kommenden - auch störfallbedingter - Umgebungsbedingungen und etwaiger Beeinträchtigungen der Energie- und Medienversorgung,
3. räumliche Trennung oder sonstige Vorsorge gegen Folgeschäden und
4. Qualitätssicherung (Typprüfung, Eignungsüberprüfungen, Werksprüfungen, Inbetriebsetzungsprüfungen, wiederkehrende Prüfungen).

3.4 Verfahrenstechnische Auslegung

(1) Die elektrischen Antriebe für Armaturen und Arbeitsmaschinen eines verfahrenstechnischen Systems sollen strangbezogen entsprechend des verfahrenstechnischen Systemaufbaus angeordnet werden.

(2) Ist ein sicheres Absperren und öffnen einer Medienversorgung erforderlich, so muss durch die Schaltung der Armaturen für beide Aktionen eine hohe Zuverlässigkeit erreicht werden.

Hinweis:
Dies kann z.B. durch die Reihenschaltung von jeweils zwei parallel geschalteten Ventilen erreicht werden (H-Schaltung).

(3) Verfahrenstechnische Systeme sollen so ausgelegt werden, dass Armaturen und Arbeitsmaschinen des Sicherheitssystems mit den zugehörenden elektrischen Antrieben zu Prüfzwecken während des bestimmungsgemäßen Betriebs der Reaktoranlage ohne eine unzulässige Minderung der Sicherheit der Anlage und unter Belastung, z.B. bei Pumpen mit Mindestfördermenge, betrieben werden können.

(4) Zur Überwachung der verfahrenstechnischen Funktion einer Sicherheitsteileinrichtung sollen Rückmeldungen aus Prozessvariablen abgeleitet werden. Werden zur Überwachung der verfahrenstechnischen Funktion einer Sicherheitsteileinrichtung Stellungsrückmeldungen von elektrischen Antrieben verwendet, ist eine zuverlässige Kopplung zwischen dem Stellungssignalgeber und dem Stellglied sicherzustellen.

3.5 Prüfbarkeit und Überwachung der elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems

(1) Die elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems sollen so prüfbar sein, dass bei Ansteuerung durch betriebliche Signale alle Schutzeinrichtungen während der Prüfung wirksam sind.

(2) Werden die elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems über Steckverbindungen angeschlossen (Leistungs- und Steuerkabel), so soll von der Warte direkt, z.B. durch Drahtbruchüberwachung, oder indirekt, z.B. durch Funktionskontrolle des Antriebs, das Auftrennen der Steckverbindung erkennbar sein.

(3) Die Stellantriebe des Sicherheitssystems müssen so prüfbar sein, dass die Absteuerung der elektrischen Stellantriebe bei der Prüfung wirksam bleibt.

3.6 Beanspruchungen bei Leckratenprüfungen des Reaktorsicherheitsbehälters

Elektrische Antriebe innerhalb des Sicherheitsbehälters müssen so ausgelegt sein, dass ihre Funktionsfähigkeit durch den Überdruck bei wiederkehrenden Prüfungen des Sicherheitsbehälters nicht beeinträchtigt wird.

3.7 Redundanz und Unabhängigkeit

(1) Die durch den Aufbau der verfahrenstechnischen Einrichtungen vorgegebene Redundanz und Unabhängigkeit muss durch die Auslegung und die Anordnung der elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems gewahrt bleiben.

(2) Zum Schutz gegen die Versagen auslösenden Ereignisse nach Abschnitt 3.2 sollen elektrische Antriebe zueinander redundanter verfahrenstechnischer Stränge des Sicherheitssystems räumlich voneinander getrennt oder gegeneinander geschützt angeordnet werden. Räumliche Trennung ist nicht erforderlich, wenn die Versagen auslösenden Ereignisse Schutzaktionen nicht verhindern können.

4 Eignungsnachweis

(1) Die Eignung der elektrischen Antriebe für den Einsatz im Sicherheitssystem ist nachzuweisen.

Hinweis:
Zur Prüfung der Eignung gehören der Eignungsnachweis nach Abschnitt 4 und die Eignungsüberprüfung nach Abschnitt 13.

(2) Es ist zulässig, den Eignungsnachweis für eine Baureihe elektrischer Antriebe des Sicherheitssystems zu erbringen. Hierbei sollen in der Typprüfung die Antriebe der Baureihe geprüft werden, die durch die zu unterstellenden Belastungen am stärksten beansprucht werden.

Hinweis:
Elektrische Antriebe des Sicherheitssystems gehören zu einer Baureihe, wenn sie nach den gleichen mechanischen und elektrotechnischen Prinzipien konstruiert und gefertigt werden.

(3) Die Eignung eines elektrischen Antriebs des Sicherheitssystems oder einer Baureihe elektrischer Antriebe ist nachgewiesen, wenn

1. an dem Typ des Antriebs Typprüfungen nach Abschnitt 9 und zusätzlich, in Abhängigkeit von der jeweiligen Antriebsart, nach den Abschnitten 10 oder 11 oder 12 erfolgreich durchgeführt worden sind oder
2. an den ausgewählten Antrieben der Baureihe Typprüfungen nach Abschnitt 9 und zusätzlich, in Abhängigkeit von der jeweiligen Antriebsart, nach den Abschnitten 10 oder 11 oder 12 erfolgreich durchgeführt worden sind und die Betriebsbewährung unter vergleichbaren Betriebsbedingungen durch zehn Antriebe dieser Baureihe mit jeweils mindestens fünf Betriebsjahren bei Stellantrieben und Betätigungsmagneten für Ventile oder mit jeweils drei Betriebsjahren bei Antrieben von Arbeitsmaschinen nachgewiesen wird. Bei Hinweisen auf Überbeanspruchung von Bauteilen, falsche Werkstoffwahl oder sonstige systematische Fehler muss der Nachweis der Behebung der Fehlerursache erbracht werden.

(4) Falls der im Sicherheitssystem einzusetzende elektrische Antrieb gegenüber typgeprüften Baureihen einzelne abweichende Bauteile hat, ist es zulässig, für diese Bauteile einen getrennten Nachweis zu führen.

(5) Falls eine neue Baureihe von elektrischen Antrieben eingesetzt werden soll, für die noch keine Betriebsbewährung vorliegt und bei der hinsichtlich funktionswichtiger Eigenschaften Vergleichbarkeit mit einer vorhergehenden betriebsbewährten Baureihe besteht, sind hinsichtlich neuer Eigenschaften ergänzende Prüfungen durchzuführen.

(6) Werden für den Einsatz im Kernkraftwerk zusätzliche sicherheitstechnische Eigenschaften erforderlich, die durch die Betriebsbewährung und die Typprüfungen nach Abschnitt 9 und zusätzlich, in Abhängigkeit von der jeweiligen Antriebsart, nach den Abschnitten 10 oder 11 oder 12 nicht erfasst werden, sind zusätzliche Eignungsnachweise zu führen.

(7) Art und Umfang des Eignungsnachweises nach den Absätzen 4, 5 und 6 sind mit dem Sachverständigen (nach § 20 AtG) zu vereinbaren.

5 Auslegung der Stellantriebe

5.1 Allgemeines

Für Schubantriebe ist bei den nachfolgenden Anforderungen der Begriff "Drehmoment" durch "Stellkraft" zu ersetzen.

5.2 Grundsätzliche Anforderungen

Der Stellantrieb (Steuerantrieb oder Regelantrieb) ist so auszulegen, dass er die Anforderungen der anzutreibenden Armatur und des verfahrenstechnischen Systems bei den Umgebungsbedingungen des bestimmungsgemäßen Betriebes und der zu betrachtenden Störfälle erfüllt.

Hinweis:
Anforderungen an die Auslegung der Armatur werden nur soweit gestellt, als sie die gegenseitigen Abhängigkeiten von Armatur und Stellantrieb betreffen.

5.3 Für die Armatur erforderliches Drehmoment

(1) Für die Auslegung des Stellantriebes muss das für die Armatur erforderliche größte Drehmoment ermittelt werden, das sich unter Berücksichtigung einsatzbedingter und konstruktiver Einflüsse (z.B. Alterung, Verschleiß) ergibt.

(2) Bei Steuerantrieben muss der Verlauf des Drehmoments angegeben und mit der Betriebsart des Antriebsmotors sowie der Festigkeit des Stellantriebs abgestimmt werden, wenn der Normalverlauf des Drehmoments überschritten wird.

Hinweis:
Als Normalverlauf des Drehmomentes für Steuerantriebe ist anzunehmen, dass das größte Drehmoment nicht länger als 2 s besteht und das Drehmoment während des Fahrens (Laufmoment) nicht größer als 50 % des größten Drehmomentes und die Stellzeit nicht länger als 60 s ist.

(3) Bei Regelantrieben muss der Verlauf des Drehmomentes angegeben und mit der Betriebsart des Antriebmotors abgestimmt werden.

5.4 Vom Stellantrieb zu lieferndes Drehmoment

(1) Ausgehend von dem nach Abschnitt 5.3 für die Armatur erforderlichen Drehmoment ist unter Berücksichtigung von Übersetzungsverhältnis und Wirkungsgrad zwischengeschalteter Getriebe und Fernantriebselennente das vom Stellantrieb zu liefernde Drehmoment zu ermitteln.

(2) Der Stellantrieb muss für ein Drehmoment ausgelegt werden, das größer ist als das für die Armatur erforderliche Drehmoment. Bei Stellantrieben mit Drehmomentabschalteinrichtung muss das maximal zulässige einstellbare Abschaltdrehmoment um die nach Abschnitt 5.8 Absatz 6 festzulegende Einstelltoleranz größer sein als das größte erforderliche Drehmoment.

5.5 Drehmomentüberhöhungen

(1) Für die Auslegung von Stellantrieb und Armatur sind die möglichen Drehmomentüberhöhungen, die bei betriebsmäßigem Endlagenbetrieb gegen einen mechanischen Anschlag (an der Armatur z.B. am Ventilsitz oder an einer mechanischen Wegbegrenzung) auftreten, zu ermitteln. Hierzu sind die Abschaltverzögerung nach Abschnitt 5.12 und die Armaturensteifigkeit anzugeben. Durch die Drehmomentüberhöhungen dürfen die zulässigen Drehmomente für Armatur und Stellantrieb nicht überschritten werden.

(2) Für die Auslegung von Stellantrieb und Armatur sind die Drehmomente und Drehmomentüberhöhungen zu ermitteln, die bei einem Abschaltversagen und bei Handbetrieb (mittels Handrad) maximal am Stellantrieb auftreten können.

5.6 Auslegung des Antriebsmotors

(1) Der Antriebsmotor ist so auszulegen, dass der Stellantrieb ein Drehmoment abgeben kann, das auch bei Motoranlauf mit der betriebsmäßig niedrigsten Spannung an den Motorklemmen mindestens gleich dem maximalen Drehmoment nach Abschnitt 5.4 ist. Hierbei sind folgende Bedingungen einzurechnen:

1. Die Grenzwerte der Abweichungen der Motormomente (Anzugs-, Sattel- und Kippmoment) von den Bemessungswerten sind einzusetzen. Hierbei dürfen Grenzwerte spezifiziert werden, die die nach DIN EN 60034-1 Tabelle 19 zulässigen Abweichungen einschränken.
2. Die Reduzierung der Motormomente durch den Spannungsfall beim Motoranlauf ist einzurechnen. Als niedrigste Spannung an den Motorklemmen beim Anlauf soll 80 % der Motorbemessungsspannung angenommen werden. Bei Anschluss an eine spannungsgeregelte Schiene hoher Spannungskonstanz, z.B. an eine Umformeranlage mit den Grenzwerten nach KTA 3704 Tabelle 4-1, darf als niedrigste Spannung an den Motorklemmen 90 % der Motorbemessungsspannung angenommen werden.
3. Wenn die Funktionsfähigkeit unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, erforderlich ist, muss die Reduktion des Motormoments durch die unter den Störfallbedingungen erhöhte Umgebungstemperatur eingerechnet werden.

(2) Die Wärmeklasse und tsolierstoffart der Motorwicklung muss entsprechend den ungünstigsten Umgebungsbedingungen und der größten Belastung gewählt werden.

5.7 Elektrische Energieversorgung

(1) Der Stellantrieb ist so an eine elektrische Energieversorgung anzuschließen, dass unter Einrechnung des Spannungsfalls beim Anlauf des Motors die der Auslegung nach Abschnitt 5.6 Absatz 1 b) zugrunde gelegte niedrigste Klemmenspannung nicht unterschritten wird.

(2) Bei der Ermittlung des Spannungsfalles ist von der niedrigsten spezifizierten statischen Sammelschienenspannung folgendermaßen auszugehen:

1. Bei Anschluss an eine Diesel-Notstromschaltanlage ist von dem als Startkriterium nach KTA 3702 Abschnitt 3.11.2 festgelegten Grenzwert der Sammelschienen-Bemessungsspannung auszugehen.
   Hinweis:
   Die Einhaltung einer minimalen Klemmenspannung von 80 % der Motorbemessungsspannung nach Abschnitt 5.6 Absatz 1 kann die Zwischenschaltung eines Spannungskonstanthalters erforderlich machen.
2. Bei Anschluss an eine spannungsgeregelte Schiene hoher Spannungskonstanz, z.B. an eine Umformeranlage mit den Grenzwerten nach KTA 3704 Tabelle 4-1, ist vom unteren Grenzwert der statischen Spannungsabweichung auszugehen.

(3) Wenn die Funktionsfähigkeit unter Störfallbedingungen, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, erforderlich ist, muss die Widerstandserhöhung der Zuleitungskabel durch die unter den Störfallbedingungen erhöhte Umgebungstemperatur eingerechnet werden.

5.8 Absteuerung, Drehmomentbegrenzung und Stellungsrückmeldungen

(1) Die Einrichtungen zur Absteuerung und Drehmomentbegrenzung, einschließlich vorhandener Überbrückungsschaltungen, sind so zuverlässig auszulegen, dass sie die Unverfügbarkeit des Stellantriebs mit der zugehörigen Armatur nicht bestimmen.

Hinweis:
Einrichtungen zur Absteuerung können z.B. weg-, zeit-, strom- oder drehmomentabhängig sein.

(2) Bei Einschalt- und Umschaltvorgängen darf die Drehmomentbegrenzung durch die zu beschleunigenden Massen keine Abschaltung des Stellantriebes verursachen.

(3) Falls bei Stellantrieben mit drehmomentabhängiger Absteuerung das Losbrechmoment in einem bestimmten Stellbereich größer sein kann als das eingestellte Abschaltdrehmoment, muss die drehmomentabhängige Absteuerung in diesem Stellbereich überbrückt werden. Dabei ist sicherzustellen, dass nach der Aufhebung der Überbrückung die Schaltdifferenz des überbrückten Drehmomentschalters zu keiner ungewollten Abschaltung des Stellantriebs führt.

(4) Bei überbrückter Fahrweise soll der Festigkeitsauslegung nach Abschnitt 5.9 das Drehmoment zugrunde gelegt werden, das vom Stellantrieb maximal erreicht werden kann. Der Berechnung darf ein kleineres Drehmoment als das maximal erreichbare zugrunde gelegt werden, wenn eine Überschreitung dieses Drehmomentes während der Überbrückung verhindert wird.

Hinweis:
Dies kann z.B. dadurch erfüllt werden, dass während der Überbrückung der drehmomentabhängigen Abschaltung eine höher eingestellte und übergeordnete Drehmomentbegrenzung durch einen zweiten Drehmomentschalter oder durch eine Rutschkupplung wirksam bleibt.

(5) Die Stellungsrückmeldung des Stellantriebes darf als Stellungsrückmeldung der Armatur verwendet werden, wenn die zuverlässige Kopplung zwischen dem Stellungssignalgeber und der Stellung der Armatur gegeben ist.

(6) Einrichtungen für die Drehmomentbegrenzung sind so auszulegen, dass das Abschaltdrehmoment vom Sollwert nicht mehr als 10 % des maximal zulässigen einstellbaren Abschaltdrehmoments abweichen kann.

5.9 Festigkeitsauslegung

Die beanspruchten Bauteile sind so auszulegen, dass sie alle zu berücksichtigenden Belastungen unter Einhaltung der zulässigen Spannungen und der Anforderungen aus der Funktion aufnehmen können.

5.10 Auslegung für Bedingungen eines Störfalls

Ein Stellantrieb, der unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, seine Funktion erfüllen muss, ist einschließlich der Kabelanschlussstellen für störfallbedingte Einflüsse wie Temperatur, Druck, Feuchte, Strahlung und korrosive Medien auszulegen. Der Einfluss der vorausgehenden betrieblichen Beanspruchungen ist zu berücksichtigen.

5.11 Handbetrieb, Überwachung und mechanische Sicherungen

(1) Motorbetrieb muss vor Handbetrieb (mittels Handrad) Vorrang haben.

(2) Elektrotechnische Steckvorrichtungen und Steckverbinder sind so zu sichern, dass eine Selbstauftrennung nicht möglich ist. Der aufgetrennte Zustand muss nach Abschnitt 3.5 Absatz 2 erkennbar sein.

5.12 Absteuerzeit

(1) Die Antriebssteuerung und die Verwendung der Endschalter sind aufeinander abzustimmen.

(2) Die maximale Absteuerzeit zwischen dem Ansprechen der Absteuereinrichtungen des Stellantriebes und dem Trennen vom Netz (Abschaltverzögerung) ist anzugeben. Diese Abschaltverzögerung ist bei der Ermittlung der Drehmomentüberhöhung nach Abschnitt 5.5 zugrunde zu legen.

5.13 Unterlagen

(1) Die Unterlagen nach den Absätzen 2 und 3 müssen darlegen, wie die Stellantriebe nach den sicherheitstechnischen Anforderungen ausgelegt, gefertigt, montiert und geprüft werden.

(2) Es sind folgende übergeordnete Unterlagen zu erstellen:

1. a) Auflistung der Stellantriebe des Sicherheitssystems mit Angabe der Art der geforderten Störfallfestigkeit und mit Zuordnung zu den Armaturen und Aufstellungsorten.
2. b) Auflistung der technischen Anforderungen.

(3) Es sind folgende Unterlagen über die einzusetzenden Stellantriebe zu erstellen:

1. Angaben der Daten der Stellantriebe (ohne Antriebsmotor):
   aa) Hersteller,
   ab) Typbezeichnung,
   ac) Bemessungs-Abtriebsdrehzahl,
   ad) maximal einstellbares Abschaltdrehmoment oder Bemessungsdrehmoment,
   ae) maximales zulässiges Drehmoment im Betrieb und bei Abschaltversagen,
   af) Drehmomentüberhöhung in Abhängigkeit der Armatursteifigkeit im Betrieb und bei Abschaltversagen,
   ag) Übersetzung und Wirkungsgrad des Getriebes und ah) Masse und Schwerpunktslage.
2. Angaben der Daten des Antriebsmotors:
   ba) Hersteller,
   bb) Typbezeichnung,
   bc) Bemessungsleistung,
   bd) Betriebsart,
   be) Bemessungsspannung und Bemessungsfrequenz und zulässige Abweichungen,
   bf) Bemessungsstrom und Anzugsstrom,
   bg) Bemessungsdrehzahl,
   bh) Maximales Drehmoment,
   bi) Minimales Anzugsmoment bei der niedrigsten spezifizierten Klemmenspannung und bei maximaler Umgebungstemperatur, erforderlichenfalls bei Störfalltemperatur,
   bk) Wärmeklasse,
   bl) Schutzart und
   bm) Bauform.
3. Angaben und Nachweise, dass die Anforderungen an die Auslegung nach Abschnitt 5 erfüllt werden.
4. Nachweis, dass der Stellantrieb für den Einsatz im Kernkraftwerk geeignet ist und die in Abschnitt 4 gestellten Anforderungen erfüllt werden.
5. Programm der vorgesehenen Inbetriebsetzungsprüfungen.
6. Programm der vorgesehenen wiederkehrenden Prüfungen.

6 Auslegung der Betätigungsmagnete für Ventile

6.1 Grundsätzliche Anforderungen

Der Betätigungsmagnet eines Ventils (eigenständiges Ventil, Vorsteuerventil oder magnetische Zusatzbelastung) ist so auszulegen, dass er die Anforderungen des anzutreibenden Ventils und des verfahrenstechnischen Systems bei den Umgebungsbedingungen des bestimmungsgemäßen Betriebs und der zu betrachtenden Störfälle erfüllt.

Hinweis:
Anforderungen an die Auslegung der Ventile werden nur soweit gestellt, als sie die gegenseitige Abhängigkeit von Betätigungsmagnet und Ventil betreffen oder wenn Prüfungen nur am ganzen Magnetventil möglich sind. Betätigungsmagnete können z.B. eigenständige Magnetventile oder Vorsteuerventile von Hydraulik sowie Pneumatikventilen antreiben.

6.2 Ermittlung der Magnetgegenkraft und der Rückstellkraft

Die für die Betätigung und das Rückstellen des Ventils erforderlichen Kräfte über dem Hub, die sich unter Berücksichtigung vorgegebener Stellzeiten und einsatzbedingter Einflüsse (z.B. Alterung, Verschleiß) aus der Überwindung des systembedingten Differenzdruckes über das Ventil ergeben, müssen ermittelt und der Auslegung des Betätigungsmagneten und der Rückstellelemente zugrunde gelegt werden (Magnetgegenkraft-Hubkennlinie). Für die Festigkeitsberechnung des Ventils und anderer Bauteile, z.B. der Rückstellfeder, sind die größte und die kleinste Magnetkraft anzugeben.

6.3 Elektrotechnische Auslegung

(1) Der Betätigungsmagnet ist so auszulegen, dass er über dem Hubweg in der erforderlichen Stellzeit eine Magnetkraft abgeben kann (dynamische Magnetkraft-Hubkennlinie), die auch bei betriebsmäßig ungünstigsten Bedingungen über der nach Abschnitt 6.2 geforderten Magnetgegenkraft-Hubkennlinie liegt.

Hinweis:
Zur Kennzeichnung des Arbeitsvermögens eines Betätigungsmagneten gibt der Hersteller die statische Magnetkraft-Hubkennlinie an. Die tatsächlich über dem Hub abgegebenen Kräfte, die von der Last und der Hubgeschwindigkeit abhängig sind, werden durch dynamische Magnetkraft-Hubkennlinien dargestellt. Diese können bei Gleichstrom-Betätigungsmagneten um den Faktor 1,5 bis 2 niedriger liegen als die statische Magnetkraft-Hubkennlinie. Ein zuverlässiges Schalten des Betätigungsmagneten ist daher nur sichergestellt, wenn die statische Magnetkraft-Hubkennlinie um einen entsprechenden Faktor über der Magnetgegenkraft-Hubkennlinie liegt.

Hierbei sind folgende Bedingungen einzurechnen:

1. Die Grenzwerte der Abweichungen der Magnetkraft.
2. Die ungünstigste der zu erwartenden Betriebsarten (Kurzzeitbetrieb, Aussetzbetrieb oder Dauerbetrieb) sowie die zugehörige ungünstigste Art der Schaltspiele (relative Einschaltdauer, Spieldauer, maximale Einschaltdauer).
3. Die Grenzerwärmung des Magnetsystems bei maximaler Spannung, bedingt durch die maximale Eigenerwärmung der Magnetspule bei der vorgegebenen Betriebsart und gegebenenfalls durch einen zusätzlichen Einfluss der Mediumtemperatur.
4. Die maximale Welligkeit der vorgesehenen Gleichstromversorgung.
   Hinweis:
   Die Welligkeit kann bei kleinen Betätigungsmagneten von Einfluss auf die Magnetkraft sein.
5. Der Bereich der zulässigen Spannungsänderung muss zwischen einem oberen Grenzwert der Klemmenspannung, bei dem ein Betrieb des Betätigungsmagneten nach b) und c) möglich sein muss, und einem unteren Grenzwert (Ansprechwert der Spannung) festgelegt werden, bei dem die maximal erforderlichen Kräfte des Betätigungsmagneten über dem Hub nach Abschnitt 6.2 noch sichergestellt sind. Bei dieser Festlegung ist von dem Spannungsbereich der vorgegebenen elektrischen Energieversorgung auszugehen und der maximale Spannungsfall auf dem Zuleitungskabel einzurechnen. Tabelle 6-1 zeigt Beispiele für Bereiche der zulässigen Spannungsänderung an den Klemmen von Betätigungsmagneten.
6. Zwischen dem Ansprechwert der Spannung nach e) und dem Spannungswert, bei dem die Wirkstellung des Ventils verlassen wird (Rückstellwert der Spannung), muss ein Abstand von mehr als 5 %, bezogen auf den Ansprechwert der Spannung, eingehalten werden. Der Rückstellwert der Spannung darf im betriebswarmen Zustand nicht kleiner sein als 15 % des unteren Grenzwertes der Klemmenspannung.
7. Wenn die Funktionsfähigkeit unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, erforderlich ist, muss die Reduktion der Magnetkraft durch die unter Störfallbedingungen erhöhte Umgebungstemperatur eingerechnet werden.

(2) Die Wärmeklasse und Isolierstoffart der Erregerwicklung des Betätigungsmagneten muss für die ungünstigsten Umgebungsbedingungen und für die nach Absatz 1 b) vorgegebene ungünstigste Betriebsart ausgelegt werden.

(3) Unzulässige Schaltüberspannungen sind durch schaltungstechnische Maßnahmen zu begrenzen. Beschaltungseinrichtungen hierfür sollen unter Berücksichtigung der Umgebungsbedingungen möglichst nahe am Betätigungsmagneten angeordnet werden.

6.4 Elektrische Energieversorgung

(1) Der Betätigungsmagnet ist so an eine elektrische Energieversorgung anzuschließen, dass unter Einrechnung des Spannungsfalls bei maximalem Strom des Betätigungsmagneten die der Auslegung nach Abschnitt 6.3 Absatz 1 zugrunde gelegten Grenzwerte der Klemmenspannung eingehalten werden.

(2) Bei der Einrechnung des Spannungsfalls ist vom spezifizierten statischen Bereich der jeweiligen Sammelschienenspannung auszugehen.

Hinweis:
Beispiele siehe Tabelle 6-1.

6.5 Auslegung für Bedingungen eines Störfalls

Ein Betätigungsmagnet, der unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, seine Funktion erfüllen muss, ist einschließlich der Kabelanschlussstellen für störfallbedingte Einflüsse wie Temperatur, Druck, Feuchte, Strahlung und korrosive Medien auszulegen. Der Einfluss der vorausgehenden betrieblichen Beanspruchungen ist zu berücksichtigen.

6.6 Überwachung und mechanische Sicherungen

(1) Bei Schaltungen von Armaturen mit einem oder mehreren Vorsteuerventilen mit Betätigungsmagneten muss die Funktion der Vorsteuerventile, z.B. durch Stellungsmeldung, auf der Warte erkennbar sein, soweit dies für die Prüfbarkeit oder die Beurteilung des Systemzustands erforderlich ist.

(2) Elektrotechnische Steckvorrichtungen und Steckverbinder sind so zu sichern, dass eine Selbstauftrennung nicht möglich ist. Der aufgetrennte Zustand muss nach Abschnitt 3.5 Absatz 2 erkennbar sein.

6.7 Unterlagen

(1) Die Unterlagen nach den Absätzen 2 und 3 müssen darlegen, dass die Betätigungsmagnete für Ventile nach den sicherheitstechnischen Anforderungen ausgelegt, gefertigt, montiert und geprüft werden.

(2) Es sind folgende übergeordnete Unterlagen zu erstellen:

1. Auflistung der Betätigungsmagnete des Sicherheitssystems mit Angabe der Art der geforderten Störfallfestigkeit und mit Zuordnung zu den Ventilen und Aufstellungsorten.
2. Auflistung der technischen Anforderungen.

(3) Es sind folgende Unterlagen über die einzusetzenden Betätigungsmagnete und Ventile zu erstellen:

1. Angabe der Daten der Betätigungsmagnete:
   aa) Hersteller,
   ab) Typbezeichnung,
   ac) maximaler Erregerstrom,
   ad) kleinste und größte Magnetkraft in der Hubanfangslage und der Hubendlage,
   ae) Betriebsart,
   af) Spannungsgrenzen und zulässige Welligkeit bei Gleichstromversorgung,
   ag) Verlauf der minimalen Magnetkraft bei der niedrigsten spezifizierten Klemmenspannung und bei maximaler Umgebungstemperatur, erforderlichenfalls bei Störfalltemperatur,
   ah) Wärmeklasse,
   ai) Schutzart und
   ak) Schutzbeschaltung zur Begrenzung von Überspannungen.
2. Angaben über die für die Betätigung des Ventils erforderliche Kraft nach Abschnitt 6.2 und die geforderte kleinste und größte Stellzeit für das Ventil.
3. Angaben und Nachweise, dass die Anforderungen an die Auslegung nach Abschnitt 6 erfüllt werden.
4. Nachweis, dass der Betätigungsmagnet für den Einsatz im Kernkraftwerk geeignet ist und die in Abschnitt 4 gestellten Anforderungen erfüllt werden.
5. Programm der vorgesehenen Inbetriebsetzungsprüfung.
6. Programm der vorgesehenen wiederkehrenden Prüfungen.

7 Auslegung der elektrischen Antriebe von Arbeitsmaschinen

7.1 Grundsätzliche Anforderungen

Der elektrische Antrieb einer Arbeitsmaschine (z.B. Pumpen, Lüfter, Kompressoren) ist so auszulegen, dass er die Anforderungen der anzutreibenden Arbeitsmaschine und des verfahrenstechnischen Systems bei den Umgebungsbedingungen des bestimmungsgemäßen Betriebs und der zu betrachtenden Störfälle erfüllt.

7.2 Leistung und Momentenverlauf

(1) Der für die Antriebsmaschine geltende Verlauf des Lastmoments in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Betriebsweise, z.B. beim Anlauf gegen offenen oder geschlossenen Schieber, ist zu ermitteln und der Auslegung des Antriebsmotors zugrunde zu legen. Dabei müssen die herstellungsbedingten, zulässigen Abweichungen und betriebliche Einflüsse (z.B. Alterung, Verschleiß) berücksichtigt werden.

Tabelle 6-1: Beispiele für Bereiche der zulässigen Spannungsänderung an den Klemmen von Betätigungsmagneten

(2) Leistung und Läuferklasse des Antriebsmotors sind so auszuwählen, dass das Motormoment im Bereich zwischen Stillstand und Bemessungsdrehzahl so über dem Lastmoment liegt, dass der Hochlauf und der Verbleib in einem stabilen Betriebspunkt sichergestellt sind. Hierbei sind folgende Bedingungen einzurechnen:

1. Die ungünstigsten Grenzwerte der zulässigen Abweichungen der Motormomente (Anzugs-, Sattel- und Kippmoment) von den Bemessungswerten sind einzusetzen. Hierbei dürfen Grenzwerte spezifiziert werden, die die nach DIN EN 60034-1 Tabelle 19 zulässigen Abweichungen einschränken.
2. Die Reduzierung der Motormomente durch den Spannungsfall beim Motoranlauf ist einzurechnen.
   Hinweis:
   Als niedrigste Spannung an den Motorklemmen beim Anlauf ergibt sich z.B. nach KTA 3705 Tabelle 3-1 bei Hochspannungsmotoren 75 % und bei Niederspannungsmotoren 70 % der Motorbemessungsspannung.
3. Wenn die Funktionsfähigkeit unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, erforderlich ist, muss die Reduktion des Motormoments durch die unter Störfallbedingungen erhöhte Umgebungstemperatur eingerechnet werden.

(3) Der thermischen Auslegung sollen drei aufeinanderfolgende Einschaltungen aus dem kalten Zustand oder zwei Einschaltungen aus dem betriebswarmen Zustand zugrunde gelegt werden.

7.3 Elektrische Energieversorgung

(1) Der Antrieb ist so an eine elektrische Energieversorgung anzuschließen, dass unter Einrechnung des Spannungsfalls beim Anlauf des Motors die der Auslegung nach Abschnitt 7.2 Absatz 2 zugrunde gelegte niedrigste Klemmenspannung nicht unterschritten wird.

(2) Bei der Ermittlung des Spannungsfalles ist von der niedrigsten spezifizierten statischen Sammelschienenspannung auszugehen. Bei Anschluss an eine Diesel-Notstromschaltanlage ist von dem als Startkriterium nach KTA 3702 Abschnitt 3.11.2 festgelegten Grenzwert der Sammelschienen-Bemessungsspannung auszugehen.

(3) Wenn die Funktionsfähigkeit unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, erforderlich ist, muss die Widerstandserhöhung der Niederspannungs-Zuleitungskabel durch die Störfalltemperatur eingerechnet werden.

7.4 Ausführung des Antriebsmotors

(1) Zum Antrieb von Arbeitsmaschinen sollen Drehstrom-Asynchronmotoren mit Kurzschlussläufern für direktes Einschalten eingesetzt werden.

Hinweis:
Andere Motorarten können z.B. bei geforderter Drehzahlregelung erforderlich werden.

(2) Die Wärmeklasse und Isolierstoffart der Motorwicklung müssen entsprechend den ungünstigsten Umgebungsbedingungen und der Belastung gewählt werden.

7.5 Auslegung für Bedingungen eines Störfalls

Ein Antriebsmotor einer Arbeitsmaschine, der unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. Kühlmittelverluststörfall bei Leichtwasserreaktoren, seine Funktion erfüllen muss, ist einschließlich der Kabelanschlussstellen für störfallbedingte Einflüsse wie Temperatur, Druck, Feuchte, Strahlung und korrosive Medien auszulegen. Der Einfluss der vorausgehenden betrieblichen Beanspruchungen ist zu berücksichtigen.

7.6 Überwachung

Druckölgeschmierte Gleitlager sind so auszuführen, dass der Öldruck und die Lagertemperatur gemessen werden können. Hochspannungsmotoren sollen mit Wicklungstemperaturmessfühlern ausgestattet werden.

7.7 Aggregatschutz

Hinweis:
In diesem Abschnitt sind nur Aggregatschutzeinrichtungen angesprochen, deren Signale keinen Vorrang gegenüber Signalen des Reaktorschutzes haben.

Aggregatschutzeinrichtungen, deren Signale Vorrang gegenüber Signalen des Reaktorschutzes haben, werden nach KTA 3501 Abschnitt 6 ausgelegt (siehe auch Abschnitt 1 Absatz 4b).

(1) Einrichtungen des Aggregatschutzes, deren Signale keinen Vorrang gegenüber Signalen des Reaktorschutzes haben, sind zuverlässig auszulegen. Es sollen betriebsbewährte Komponenten eingesetzt werden. Sie müssen bezüglich der statischen und dynamischen Eigenschaften den Anforderungen des Aggregats genügen. Darüber hinaus müssen sie den betrieblichen Umgebungs- und Einsatzbedingungen an ihrem Einbauort genügen. Insbesondere darf ihre Funktion nicht unzulässig beeinträchtigt werden durch:

1. mechanische Beanspruchungen, z.B. Vibration,
2. Einflüsse des Messmediums,
3. Temperatur, Druck, Feuchtigkeit und Strahlung und
4. chemische Einflüsse.

(2) Wächter sollen durch Kontrollschaltungen (z.B. Antivalenzüberwachung, Drahtbruchüberwachung) überwacht werden.

(3) Die Einrichtungen des Aggregatschutzes sollen aus einer unterbrechungslosen Notstromversorgung mit Energiespeicherung durch Batterien im Parallelbetrieb mit Gleichrichtergeräten versorgt werden.

(4) Die Einrichtungen des Aggregatschutzes sollen ohne Eingriff in die Verdrahtung prüfbar sein. Teilprüfungen müssen überlappend ausgeführt werden können.

(5) Die Einrichtungen des Aggregatschutzes von Antrieben des Sicherheitssystems, die zur Störfallbeherrschung notwendig sind und nicht vom Reaktorschutz angesteuert werden, müssen die Anforderungen der Absätze 1 bis 4 erfüllen und zusätzlich den störfallbedingten Umgebungsbedingungen genügen.

7.8 Unterlagen

(1) Die Unterlagen nach den Absätzen 2 und 3 müssen darlegen, dass die elektrischen Antriebe von Arbeitsmaschinen nach den sicherheitstechnischen Anforderungen ausgelegt, gefertigt, montiert und geprüft werden.

(2) Es sind folgende übergeordnete Unterlagen zu erstellen:

a) Auflistung der elektrischen Antriebe des Sicherheitssystems mit Angabe der Art der geforderten Störfallfestigkeit und mit Zuordnung zu den Arbeitsmaschinen und Aufstellungsorten.

b) Auflistung der technischen Anforderungen.

(3) Es sind folgende Unterlagen über die einzusetzenden elektrischen Antriebe von Arbeitsmaschinen zu erstellen:

1. Angabe der Daten der elektrischen Antriebe:
   aa) Hersteller,
   ab) Typbezeichnung,
   ac) Bemessungsleistung,
   ad) Betriebsart,
   ae) Bemessungsspannung und Bemessungsfrequenz,
   af) Bemessungsstrom und Anzugsstrom,
   ag) Bemessungsdrehzahl,
   ah) minimales Anzugsmoment bei der niedrigsten spezifizierten Klemmenspannung und bei maximaler Umgebungstemperatur, erforderlichenfalls bei Störfalltemperatur,
   ai) Wärmeklasse,
   ak) Schutzart und
   al) Bauform.
2. Angaben über die zum Antrieb der Arbeitsmaschine erforderliche Leistung nach Abschnitt 7.2.
3. Angaben und Nachweise, dass die Anforderungen an die Auslegung nach Abschnitt 7 erfüllt werden.
4. Nachweis, dass der elektrische Antrieb für den Einsatz im Kernkraftwerk geeignet ist und die in Abschnitt 4 gestellten Anforderungen erfüllt werden.
5. Programm der vorgesehenen Inbetriebsetzungsprüfungen.
6. Programm der vorgesehenen wiederkehrenden Prüfungen.

8 Elektrotechnische Auslegung der Steuerelementantriebe

(1) An die elektrotechnische Auslegung der Steuerelementantriebe des Reaktorschnellabschaltsystems werden folgende Anforderungen gestellt:

1. Die Steuerelementantriebe sind auf die Umgebungsbedingungen bei bestimmungsgemäßem Betrieb und den zu betrachtenden Störfällen auszulegen.
2. Die Steuerelementantriebe und ihre Antriebssteuerung sind so auszulegen, dass die in der Störfallanalyse zugrunde gelegten Grenzen der Fahrgeschwindigkeiten eingehalten werden.
3. Bei gekühlten Antrieben muss die Antriebswicklung so ausgelegt sein, dass der Ausfall aktiver Komponenten des Kühlsystems für 30 min zulässig ist. Auf diese Auslegung darf verzichtet werden, wenn das Kühlsystem mit seinen aktiven Komponenten das Einzelfehlerkriterium erfüllt. Der Ausfall des Kühlsystems muss zu einer Gefahrenmeldung der Klasse 1 führen.
4. Falls in der Störfallanalyse vorausgesetzt wird, dass die Abschaltposition durch eine elektrische Nachlaufeinrichtung (z.B. Mutternnachlauf) gesichert ist, muss der Antrieb bei Eintritt des Störfalls diesen Nachlauf ausführen können.

(2) Für die Auslöseschaltung des Reaktorschnellabschaltsystems sind hinsichtlich der Ausfallkombinationen die Anforderungen von KTA 3501 Abschnitt 4.4.1 einzuhalten, wobei systematische Ausfälle durch diversitäre Auslegung zu verhindern sind.

Hinweis:
Diese Forderung kann z.B. bei DWR-Anlagen (Steuerelementeinfall durch Schwerkraft) durch Abschalten der Stromversorgung der Steuerelementantriebe und durch Abschalten der zugehörigen Sammelschienspannung mittels unterschiedlicher Schaltgeräte erfüllt werden.

(3) Durch Unterlagen ist darzulegen, dass die Anforderungen nach den Absätzen 1 und 2 erfüllt werden.

9 Grundsätzliche Anforderungen an Typprüfungen von elektrischen Antrieben des Sicherheitssystems

(1) Typprüfungen sind zum Nachweis der spezifizierten Eigenschaften elektrischer Antriebe des Sicherheitssystems durchzuführen. Soll eine Baureihe einer Typprüfung unterzogen werden, ist die Zugehörigkeit der einzelnen Antriebstypen zu dieser Baureihe nachzuweisen.

(2) Die Ergebnisse von Typprüfungen nach DIN IEC 60780 dürfen verwendet werden.

(3) Typprüfungen sollen an drei Ausfertigungen des jeweiligen Antriebstyps oder an ausgewählten Antrieben einer Baureihe durchgeführt werden.

(4) Vorliegende Betriebserfahrungen und die Ergebnisse durchgeführter Prüfungen dürfen bei der Typprüfung berücksichtigt werden, wenn die sicherheitstechnischen Anforderungen dieser Regel erfüllt werden.

(5) Für elektrische Betriebsmittel, z.B. elektrische Motoren, Betätigungsmagnete, Steckvorrichtungen, Schalter, ist es zulässig, nach VDE-Bestimmungen durchgeführte Typprüfungen als Nachweis für die in diesen VDE-Bestimmungen spezifizierten Eigenschaften zu verwenden.

(6) Werden für den Einsatz im Sicherheitssystem sicherheitstechnische Eigenschaften erforderlich, die durch die Typprüfungen nach Absatz 2 nicht erfasst werden, sind zusätzliche Eignungsprüfungen durchzuführen. Diese Forderung besteht insbesondere in folgenden Fällen:

1. Für elektrische Antriebe des Sicherheitssystems, die für einen betrieblichen Einsatz unter Strahlenbeanspruchung vorgesehen sind, ist die Strahlenbeständigkeit nachzuweisen. Hierzu ist eine Bestrahlungsprüfung durchzuführen oder ein theoretischer Nachweis zu erbringen. Für die beim theoretischen Nachweis verwendeten Daten sind die Quellen anzugeben. Beim experimentellen Nachweis sind Bedingungen einzuhalten, wie sie z.B. für Stellantriebe nach Abschnitt 10.3.4 Absätze 4 und 5 festgelegt sind.
2. Sofern es der Einsatzfall erfordert, ist nachzuweisen, dass die elektrischen Antriebe im Rahmen der für sie spezifizierten Anforderungen den zu erwartenden induzierten Erschütterungen widerstehen. Schwingungsprüfungen an hinsichtlich ihrem Schwingungsverhalten vergleichbaren elektrischen Antrieben dürfen für den Nachweis herangezogen werden.
   Hinweis:
   Anforderungen an das Verfahren zum Nachweis der Erdbebensicherheit für maschinen- und elektrotechnische Anlagenteile sind in KTA 2201.4 angegeben. Beim experimentellen Nachweis sind Bedingungen einzuhalten, wie sie z.B. für Stellantriebe nach Abschnitt 10.3.6 festgelegt sind.
3. Für elektrische Antriebe des Sicherheitssystems, die unter den Bedingungen eines Störfalls, z.B. eines Kühlmittelverluststörfalls bei Leichtwasserreaktoren, ihre Funktion erfüllen müssen, ist der Nachweis der Störfallfestigkeit durch eine Typprüfung zu erbringen.

Hinweis:
Siehe hierzu die Bedingungen, wie sie für Stellantriebe nach Abschnitt 10.3.7 festgelegt sind.

(7) Es ist ein Prüfprogramm aufzustellen, das mindestens enthalten muss:

1. Beschreibung des Antriebs oder der Baureihe mit Zeichnungen, Stücklisten und Werkstoffangaben, sowie Beschreibung der vorgesehenen Werksprüfungen,
2. Kriterien für die Auswahl der Prüflinge,
3. Technische Daten zur Identifizierung der Prüflinge,
4. Maßblätter für den Prüfling,
5. Beschreibung der Prüfeinrichtung,
6. Umfang der Prüfschritte,
7. Reihenfolge der Prüfschritte und
8. für jeden Prüfschritt die Methode und Randbedingungen, die Zwischenprüfungen und die Prüfkriterien.

(8) Die Prüflinge sind der Werksfertigung zu entnehmen. Die vorgesehenen Werksprüfungen müssen durchgeführt und belegt sein. Als Ausgangsdaten und spätere Vergleichsdaten sind die Ergebnisse der bei der Werksprüfung am kompletten Antrieb durchzuführenden Prüfungen zu protokollieren.

(9) Bei Auftreten eines Ausfalles während der Typprüfung ist ein Untersuchungsbericht anzufertigen, der Angaben über die durchgeführte Untersuchung und eine Aussage über die ermittelte Ausfallursache enthält. Ergibt die Untersuchung das Vorhandensein eines systematischen Ausfalls, so sind Ertüchtigungsmaßnahmen vorzunehmen. Der Umfang der zu wiederholenden Typprüfung ist mit dem Sachverständigen (nach § 20 AtG) abzustimmen. Liegt kein systematischer Ausfall vor, sind nach Instandsetzung des Prüflings die Prüfschritte der Typprüfung nach Wiederholung des unterbrochenen Prüfschrittes fortzusetzen.

(10) Die Typprüfung ist bestanden, wenn die Prüfung der vorgelegten Unterlagen keine Beanstandungen ergab und bei den praktischen Prüfungen die Funktionsfähigkeit nachgewiesen wurde.

10 Typprüfungen von Stellantrieben

10.1 Nachweis der Drehmomentauslegung

Die Auslegung der Stellantriebe nach den Anforderungen der Abschnitte 5.5, 5.6 und 5.8 Absatz 6 ist im Rahmen der Typprüfung nachzuweisen.

10.2 Festigkeitsnachweis

10.2.1 Allgemeine Anforderungen

(1) Für alle bei elektrischem Betrieb im Kraftfluss liegenden Teile des Stellantriebes, der zwischengeschalteten Getriebe und der Fernantriebsteile ist eine Festigkeitsberechnung durchzuführen.

(2) Die Berechnung darf durch experimentelle Nachweise ersetzt oder ergänzt werden. Hierbei sind die gleichen Bedingungen zugrunde zu legen wie beim rechnerischen Nachweis. Für die experimentellen Nachweise ist ein Prüfprogramm aufzustellen und mit dem Sachverständigen (nach § 20 AtG) abzustimmen.

(3) Der rechnerische Nachweis der Festigkeit ist nach den Abschnitten 10.2.2 bis 10.2.5 zu erbringen. Die Beherrschung der äußeren Kräfte ist durch die praktische Typprüfung nach Abschnitt 10.3 oder durch Rechnung nachzuweisen. Dynamisch wirkende Belastungen dürfen durch statische Ersatzlasten berücksichtigt werden.

(4) Beim rechnerischen Nachweis der Festigkeit sind die Werkstoffkennwerte und die Deutschen Gütenormen zugrunde zu legen und anzugeben. Falls anwendbare Gütenormen nicht vorhanden sind, müssen die Festigkeitskennwerte und die Prüfanforderungen festgelegt werden. In diesem Fall ist der Nachweis, dass die Festigkeitskennwerte bei den verwendeten Werkstoffen eingehalten werden, für die im Kraftfluss liegenden Teile durch Abnahmeprüfzeugnis 3.1.B nach DIN EN 10204 Abschnitt 3.1 oder durch mechanische Erprobung, z.B. an einem Fertigteil je Fertigungslos, nach den festgelegten Prüfanforderungen zu erbringen.

10.2.2 Rechnerischer Nachweis der Festigkeit bei wiederholter Beanspruchung

Die Festigkeit bei wiederholter Beanspruchung ist rechnerisch nach a) oder b) nachzuweisen. Die Zahnfuß- und Zahnflankentragfähigkeit sind nach c) nachzuweisen.

Hinweis:
Die Berechnung mit Lastkollektiven darf z.B. nach VDI 2151 Blatt 1 und Blatt 2 oder KTA 3902 durchgeführt werden.

1. Die Dauerfestigkeit ist bei Stellantrieben mit Drehmomentabschalteinrichtung für das am Stellantrieb maximal zulässige einstellbare Abschaltdrehmoment, bei Stellantrieben ohne Drehmomentabschalteinrichtung für das Bemessungsdrehmoment nachzuweisen. Hierbei soll ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 2 gegenüber den Werkstoffkennwerten eingehalten werden.
2. Die Zeitfestigkeit ist bei den Beanspruchungen nach Abschnitt 5.4 einschließlich der Drehmomentenüberhöhungen nach Abschnitt 5.5 Absatz 1 nachzuweisen. Hierbei sind für Steuerantriebe grundsätzlich 5000 Lastkollektive zugrunde zu legen; Abweichungen von dieser Vorgabe sind in der Prüfdokumentation auszuweisen. Innerhalb eines Lastkollektivs soll das maximal zulässige einstellbare Abschaltdrehmoment
   ba) während 2 s mit 100 %,
   bb) während 0,1 s für
   bb1) Antriebe mit Verschiebeschneckentechnik mit 200 %
   bb2) Antriebe mit mechanischer Drehmomentbegrenzung (gesteuerte Reibungskupplung) mit einem gesicherten Überhöhungsfaktor gemäß Herstellerangabe und
   bc) während 57,9 s mit 50 % angenommen werden. Für Regelantriebe müssen abhängig von der vorgesehenen Betriebsart die Anzahl der Beanspruchungen in den Endlagen und die Lastkollektive spezifiziert und dem Nachweis der Zeitfestigkeit zugrunde gelegt werden. Hierbei soll ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 2 gegenüber den Werkstoffkennwerten eingehalten werden.
3. Für Zahnräder, Schnecken und Schneckenräder ist die Zahnfuß- und die Zahnflankentragfähigkeit nachzuweisen. Dabei ist für die Zahnflankentragfähigkeit ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 1,1 und für die Zahnfußfestigkeit ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 1,5 gegenüber den zu berechnenden Kenngrößen einzuhalten.

10.2.3 Rechnerischer Nachweis der Festigkeit bei statisch zu betrachtender Beanspruchung

(1) Teile, die bei einem Lastspiel nur einmal belastet werden, sind auf statische Beanspruchungen zu berechnen. Stellantriebe mit drehmomentabhängiger Absteuerung sind

1. mit dem zweifachen maximal zulässig einstellbaren Abschaltdrehmoment und
2. mit dem Drehmoment bei Versagen der Drehmomentbegrenzung und bei Handbetrieb

auf statische Beanspruchung zu berechnen.

(2) Für Normteile mit festgelegten Belastungsgrenzen (z.B. Spannstifte, Sicherungsringe) ist entsprechend der Belastungsart (z.B. Scherung, Biegung, Zug, Druck) nachzuweisen, dass die Beanspruchungsgrenzen nicht überschritten werden.

(3) Die festigkeitsmäßige Auslegung ist bei den Beanspruchungen, die bei einem Versagen der Drehmomentbegrenzung für den Stellantrieb auftreten können, z.B. bei einem Versagen der Drehmomentabschaltung oder bei einer Blockierung während einer Überbrückung der Drehmomentabschaltung, nachzuweisen. Als Beanspruchung bei solchen Funktionsstörungen ist das maximale Drehmoment des Antriebsmotors bei 110 % der Bemessungsspannung an den Motorklemmen einzusetzen. Der Festigkeitsberechnung sind zehn solche Funktionsstörungen zugrunde zu legen; ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 1,25 gegen Streckgrenze soll eingehalten werden.

(4) Kerbverzahnungen, Keilwellen und Passfedern sind auf Flächenpressung zu berechnen und dabei soll für eine Verbindung mit einer Passfeder für den Lastfall nach Absatz 1 a) ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 2,5 und für den Lastfall nach Absatz 1 b) ein Sicherheitsfaktor größer als oder gleich 1,6 gegen Streckgrenze eingehalten werden.

10.2.4 Rechnerischer Nachweis von Schraubverbindungen

(1) Für Schraubverbindungen, die durch den Kraftfluss belastet werden, ist die Mindestvorspannung unter Berücksichtigung von Anzugsmoment, Reibungszahlen und Werkstoff nach VDI 2230 nachzuweisen. Die Mindestvorspannung muss so groß sein, dass die auftretenden Drehmomente und Kräfte übertragen werden können. Bei reibschlüssiger Übertragung von Kräften ist mit einer Haftreibungszahl für Stahl auf Stahl (ungefettet) von p = 0,15 zu rechnen.

(2) Für die Flanschverbindung zwischen Stellantrieb und Armatur sind die maximal zulässige Schraubenvorspannkraft und die mindestens erforderliche Einschraubtiefe anzugeben und nachzuweisen.

Hinweis:
Die Dimensionierung der Flanschverbindung wird mit den Nachweisen für die Armatur überprüft.

10.2.5 Rechnerischer Nachweis für Wälzlager

(1) Für Wälzlager ist die Lebensdauer mit den Lastkollektiven nach Abschnitt 10.2.2 nachzuweisen. Für die Bemessung der Wälzlager sind die Berechnungsgrundlagen der Wälzlagerhersteller anzuwenden. Dabei ist die nominelle Lebensdauer für 97 % Erlebenswahrscheinlichkeit anzusetzen.

Hinweis:
Hierbei ist die nominelle Lebensdauer (L 10) in den Berechnungsgrundlagen der Wälzlagerhersteller mit 0,44 zu multiplizieren.

(2) Für die dynamische Belastung der Wälzlager ist die Rechenmethode der kubischen Mittelung zugelassen. Als statische Belastung der Wälzlager ist die maximale Last bei Funktionsstörungen des Stellantriebs anzusetzen.

weiter .