Das Projekt "Verbesserung der Wärmeübergangsmodellierung in ATHLET für Sicherheitsanalysen des mit überkritischem Wasser gekühlten Reaktors" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Fusionstechnologie und Reaktortechnik (IFRT), Bereich Innovative Reaktorsysteme durchgeführt. In den zukünftigen nuklearen Systemen soll überkritisches Wasser häufig als Kühlmittel des Reaktorkerns oder als Arbeitsfluid im Energieumwandlungssystem verwendet werden. Die Voraussetzung für die sichere Auslegung eines mit überkritischem Wasser gekühlten Systems ist die zuverlässige Vorhersage des Wärmeübergangs. Das Ziel ist daher die Entwicklung eines neuen Modells zur Vorhersage des Wärmeübergangs in überkritischem Wasser für einen abdeckenden Parameterbereich. Das Modell wird dann in das thermohydraulische Systemprogramm (STH Programm) ATHLET implementiert und anhand experimenteller Ergebnisse des transienten Verhaltens eines mit überkritischem Wasser gekühlten Systems validiert. Die wesentlichen wissenschaftlichen Zielsetzungen sind: (1) Erweiterung der experimentellen Datenbank mit Hilfe von Partnern und Literatur; (2) Entwicklung eines neuen Wärmeübergangsmodells in überkritischem Wasser; (3) Modifizierung und Bewertung des STH Programms ATHLET A1: Eine ausführliche Literaturstudie wird durchgeführt zu (1) experimentellen Untersuchungen, zu (2) Wärmeübergangsmodellen und zum (3) Status der Anwendbarkeit von STH Programmen auf Systeme mit überkritischen Fluiden. (s Anlage I.2) A2: Entwicklung eines neuen Wärmeübergangmodells. Durch mechanistische Analyse physikalischer Vorgänge, systematischer Analyse des Parametereffekts und mit Hilfe von CFD Analysen werden wichtige Einflussparameter und dimensionslose Kennzahlen identifiziert. Mit diesen Parametern und mit Hilfe der aufgestellten Datenbank wird ein neues Modell für kreisförmige Rohre entwickelt. Mittels Korrekturfaktoren wird dieses Modell für Ringspalt- oder Stabbündelgeometrien angepasst. Die jeweiligen Modelle werden dann anhand der Datenbank bewertet. A3: Modifikation und Validierung des STH Programms ATHLET. In Zusammenarbeit mit der GRS wird das neu entwickelte Modell des Wärmeübergangs in das STH Programm ATHLET implementiert und anschließend durch Vergleich mit experimentellen Daten validiert.
Das Projekt "Externe Validierung und Analyse ausgewählter Modelle der Störfallanalysecodes ASTEC, ATHLET und ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ruhr-Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die externe Validierung und Analyse der drei Störfallanalysecodes ATHLET (Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients), ATHLET-CD (Analysis of Thermal-hydraulics of Leaks and Transients - Core Degradation) und ASTEC (Accident Source Term Evolution Code) hinsichtlich der Modellierung ausgewählter Phänomene. Aus den Analysen und Validierungsarbeiten werden die Gültigkeit der Modelle analysiert und bewertet, sowie durch die Anwendung dreier Codes in einen vergleichbaren Kontext gestellt. Mit ATHLET sollen Druckstöße, wie sie z.B. beim schnellen Schließen von Ventilen in Leitungen auftreten könnten, untersucht werden. ATHLET-CD und ASTEC bieten die Möglichkeit Kernzerstörungsphänomene zu simulieren. Hier soll mit ATHLET-CD die Kernzerstörung in Druckwasserreaktoren (DWR), mit ASTEC in Siedewasserreaktoren (SWR), anhand geeigneter Experimente oder Unfälle analysiert und bewertet werden. Von besonderem Interesse sind dabei das Oxidationsverhalten der Brennstäbe, die einsetzende strukturelle Zerstörung, auch hinsichtlich der Verlagerung, sowie das Verhalten während des Wiederflutens (teilweiser) zerstörter Strukturen. Vergleichsrechnungen zwischen ASTEC und ATHLET-CD zur Abbildung SWR-typischer Phänomene unterstützen die Analyse der ASTEC-Modellbasis. Zudem wird an Benchmarkrechnungen teilgenommen und es werden Simulationen aktueller Versuche durchgeführt.
Das Projekt "Passive Lagerbeckenkühlung durch Wärmerohre - Verbesserung und Validierung numerischer Modelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des vorliegenden Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Validierung von Rechenprogrammen zur Auslegung und Begutachtung der passiven Nachwärmeabfuhr aus Brennelementlagerbecken und Nasslagern mit Wärmerohren. Hierzu soll das Thermohydraulikprogrammsystem ATHLET (Analyse der Termohydraulik von Lecks und Transienten) der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH anhand von Experimenten, die am IKE Universität Stuttgart durchgeführt werden sollen und der GRS im Rahmen einer Kooperation zur Verfügung gestellt werden, modelltechnisch erweitert und validiert werden, so dass dieses in der Lage ist, die passive wärmerohrgestützte Abfuhr der Nachwärme aus Lagerbecken zu simulieren. Das Arbeitsprogramm gliedert sich in die folgenden Arbeitspunkte (1) Adaption der notwendigen ATHLET-Modelle zur Berechnung von Wärmerohren (2) Validierung der ATHLET-Modelle und Berechnung eines Nasslagers (3) Benchmark (4) Projektmanagement und Dokumentation.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Rechenmethoden zur Simulation von 2-Phasenströmungen und kritischen Wärmeströmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Weiterentwicklung und Validierung von Modellen der 2-Phasenströmung sowie von Modellen des Blasensiedens und des Filmsiedens im CFD-Code OpenFOAM. Diese Arbeiten stellen eine Ausweitung der derzeit laufenden Arbeiten in dem Vorhaben RS1506 dar. Zusätzlich sollen die vorhandenen Korrelationen im Systemcode ATHLET zur Berechnung des kritischen Wärmestroms anhand von neuen Experimenten überprüft und gegebenenfalls verbessert werden. Das Gesamtziel umfasst somit die folgenden Eckpunkte: Validierung und Verbesserung der Korrelationen zur Berechnung des kritischen Wärmestroms im Systemcode ATHLET, Implementierung und Validierung von Modellen zum Wandsieden und zur 2-Phasenströmung im CFD-Code OpenFOAM, Mitarbeit bei der Entwicklung eines neuen CFD-tauglichen Modells für das Filmsieden, Implementierung und Analyse des neuen Modells im CFD-Code OpenFOAM. Das Vorhaben soll in enger Zusammenarbeit mit dem BMWi-Verbundvorhaben 'CFD-Methoden zur Berechnung der kritischen Wärmestromdichte' ablaufen. Der Arbeitsplan orientiert sich stark an dem im Rahmentext vorgegebenen zeitlichen Ablauf des Verbundprojektes. Die erste Stufe der Arbeiten zu CFD beinhaltet die Ertüchtigung des CFD-Codes OpenFOAM für die Simulation des Wandsiedens im 2-Phasenbereich. Aufbauend auf diesen Modellen erfolgt anschließend der Einbau und die Validierung des mechanistischen Siedemodells. Die geplanten Arbeiten zum Systemcode ATHLET finden parallel zu den Arbeiten an OpenFOAM statt. Hier werden direkt neue Korrelationen für die Berechnung des kritischen Wärmestroms implementiert und getestet. Die Verbindung zum Verbundprojekt ergibt durch die vergleichenden Rechnungen der im Verbund durchzuführenden Experimente.
Das Projekt "Weiterentwicklung des Systemrechenprogramms ATHLET für Anwendungen in der Reaktorsicherheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung des System-Rechenprogramms ATHLET zur realistischen Simulation und Unsicherheitsanalyse von Transienten und Leckstörfällen im Kühlsystem von Leichtwasserreaktoren. Hintergrund sind die ständig wachsenden Anforderungen an Umfang, Genauigkeit, Aussagesicherheit und Rechengeschwindigkeit der Störfallsimulation mit thermohydraulischen System-Rechenprogrammen. Begründet ist dies durch ein erweitertes Spektrum von Sicherheitsanalysen, neue sicherheitstechnische Anforderungen sowie die beabsichtigte Ausnutzung vorhandener Sicherheitsmargen. Vorhabenschwerpunkte sind die Verbesserung der Modelle zur Simulation zweiphasiger und mehrdimensionaler Strömungen und die Weiterentwicklung der Methoden für Unsicherheitsanalysen mit ATHLET. Im Einzelnen sind vier Arbeitspakete vorgesehen: (1) die Erweiterung der Modellierung zur Beschreibung von Zweiphasenströmungen mit Wärmeübergang in reaktortypischen Geometrien, (2) die Entwicklung eines ATHLET-internen 3D-Moduls zur Simulation mehrdimensionaler Strömungsvorgänge im Reaktordruckbehälter, (3) die Prüfung und Erweiterung der Methoden zur Durchführung von Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen mit ATHLET, (4) die Verbesserung der Programmhandhabung durch Implementierung aktueller und effizienter Sparse-Matrix-Lösungsverfahren und Bereitstellung von Unterstützungssoftware für das Pre- und Postprocessing.
Das Projekt "Entwicklung und Validierung von Werkzeugen für Störfallanalysen in WWER-Reaktoren (wissenschaftlich-technische Zusammenarbeit mit Russland und MOE-Ländern)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Bereitstellung, Weiterentwicklung und Validierung moderner Analysewerkzeuge zur Sicherheitsbewertung von WWER-Reaktoren, die Förderung des Einsatzes solcher Werkzeuge bei der Durchführung von Sicherheitsanalysen in Russland, Bulgarien, der Slowakei, Tschechien, der Ukraine und Ungarn sowie der Informationsaustausch mit Wissenschaftlern aus den genannten Ländern zu aktuellen Fragen der Reaktorsicherheitsforschung für WWER. Schwerpunkte der Zusammenarbeit mit russischen Forschungs- und Designinstituten sind die Weiterentwicklung und Validierung des gemeinsamen Simulationsprogramms ATHLET/BIPR-WWER anhand des Kalinin-3 Coolant Transient Benchmark, die Validierung der Methoden zur Modellierung der Kühlmittelvermischung anhand von UPTF-Versuchen sowie die exemplarische Anwendung von Methoden der Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse (XSUSA/SUSA) für das BIPR-WWER-Kernmodell und die Programme ATHLET und KORSAR. Bei der gemeinsamen Entwicklung eines Analysesimulators für die neuen russische Kernkraftwerke AES-2006 werden deutsche und russische Simulationsprogramme (ATHLET, CMS) sowie Elemente des GRS-Analysesimulators ATLAS und des russischen grafischen Entwicklungssystems SmartGET zum Einsatz kommen. Darüber hinaus wird ein regelmäßiger multilateraler und bilateraler Erfahrungsaustausch mit den Nutzern von GRS-Simulationsprogrammen für Sicherheitsanalysen für WWER-Reaktoren aus den o. g. Ländern durchgeführt werden. Folgende drei Arbeitspakete sind vorgesehen: (1) die Weiterentwicklung und Validierung von Simulationsprogrammen für WWER-Reaktoren, (2) die Entwicklung eines Analysesimulators für WWER-1200/W-491 (AES-2006), (3) die internationale Zusammenarbeit zu Simulationsprogrammen für WWER-Reaktoren.
Das Projekt "Weiterentwicklung thermohydraulischer Rechenprogramme für innovative Reaktorkonzepte im Rahmen des EU-Projekts THINS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Unter dem Oberbegriff 'Generation IV' werden neue Reaktordesigns zusammengefasst, die verglichen mit bestehenden Baulinien Vorteile hinsichtlich passiver Sicherheit, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit aufweisen. Um die Analyse und die Bewertung der Sicherheitsmerkmale solcher fortschrittlicher Reaktorkonzepte zu ermöglichen, müssen die Codes zur Sicherheitsbewertung ertüchtigt werden. Das Ziel des Projekts THINS (Thermal Hydraulics of Innovative Nuclear Systems), das im 7. Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Union unter dem Kennzeichen FP7-249337 mit einem EU-Kostenanteil von 50 Prozent gefördert wird, ist die Weiterentwicklung der bestehenden thermohydraulischen Rechenprogramme auf innovative Reaktorkonzepte. Die Arbeiten der GRS konzentrieren sich auf die Untersuchung des Wärmeübergangs an Brennstaboberflächen von gasgekühlten Reaktoren sowie die Nachrechnung des Versuchs 'Thermal-Hdraulic ADS Lead Bismuth Loop (TALL)' des Royal Institute of Technology (KTH), Schweden mit dem gekoppelten Programmsystem ANSYS CFX-ATHLET. Im Arbeitspunkt 'Thermohydraulik im Reaktorkern' werden Simulationen zur Untersuchung des Wärmeübergangs an Brennstaboberflächen von gasgekühlten Reaktoren durchgeführt. Hierzu ist die Entwicklung und Validierung verbesserter CFD Modelle zur Berechnung von Impuls und Wärmeübergang in Wandgrenzschichten erforderlich. Im Arbeitspunkt 'Kopplung von Rechenprogrammen' wird die generische Schnittstelle zur Kopplung von ATHLET und ANSYS CFX weiterentwickelt. Schließlich sollen ANSYS CFX-ATHLET für die Simulation von innovativen Arbeitsmedien (flüssiges Metall) nachgerüstet werden. Der TALL-Versuch zur experimentellen Untersuchung des Naturumlaufs in Reaktoren der vierten Generation wird mit Hilfe des gekoppelten Programms ANSYS CFX-ATHLET nachgerechnet und zur Validierung genutzt.
Das Projekt "Entwicklung von Software zur Simulation der Thermohydraulik für fortschrittliche Reaktorkonzepte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANSYS Germany GmbH durchgeführt. Das Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung und langfristige Bereitstellung von Software zur Simulation der Thermohydraulik im Primärkreis von traditionellen und fortschrittlichen Kernreaktoren. Schwerpunkte des Vorhabens sind die Verbesserung der Simulationsgenauigkeit von Reaktorsimulationen durch Kopplung des Systemcodes ATHLET mit dreidimensionaler CFD-Software, eine Machbarkeitsstudie bezüglich einer Integration von ANSYS CFD in die Softwareplattform SALOME, die Weiterentwicklung der vorliegenden CFD-Software zur Berechnung der Thermohydraulik in fortschrittlichen Reaktorkonzepten sowie die Erweiterung der Best Practice Guidelines für CFD-Simulationen in der Reaktorsicherheit auf instationäre und mehrphasige Strömungen und auf Simulationen mit Fluid-Struktur-Kopplung. Wie in den vorangegangenen Projekten wird das CFD-Modul auf der Grundlage der CFD-Software von ANSYterentwickelt. Durch Verwendung dieses Softwarepakets kann auf getestete Verfahrenskomponenten in aufgebaut werden. ANSYS Germany stellt die dauerhafte Softwarepflege der neu entwickelten Module und Prototypen nach Abschluss des beantragten Vorhabens sicher. Die Arbeiten werden unter Federführung der Gesellschaft für Reaktorsicherheit (GRS) und in Abstimmung mit den am 'CFD-Verbund für die Anwendung von CFD-Verfahren in der Reaktorsicherheit' beteiligten Organisationen ausgeführt.
Das Projekt "Auslegung einer 4-Kanal-Versuchsanlage zur Simulation hydraulischer 2-Phasen-Strömungszustände und des gekoppelten neutronenkinetischen/thermohydraulischen Stabilitätsverhaltens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik durchgeführt. Es soll eine wissenschaftlich fundierte Grundlage zur Errichtung einer Versuchsanlage zur experimentell gekoppelten thermohydraulischen und neutronenkinetischer Simulation des SWR Stabilitätsverhaltens (PARCHAN-Versuchsanlage; parallel channel) geschaffen werden. Das axiale Leistungsprofil in den hydraulischen Kanälen soll frei wählbar sein, wobei die Rückkopplung zwischen der Neutronenkinetik und Thermohydraulik simuliert wird. Alle hydraulischen Kanäle sowie der Bypass sollen variabel zu schaltbar mit jeweils frei wählbaren Ein-und Austrittdruckverlusten sein. Der Systemdruck, Gesamtmassendurchsatz, mittlere Leistung sowie Eintrittsunterkühlung werden unabhängig voneinander variierbar und fest einstellbar sein. Es werden noch offene Fragen und die Lösbarkeit der gestellten Anforderungen behandelt. Im Rahmen der Auslegungsstudie werden unter Anderem Modelle zur Beschreibung von Einzeleffekten generiert und sowohl analytisch als auch numerisch untersucht. Zur Machbarkeitsstudie gehört auch die Simulation der Gesamtanlage mit ATHLET, wobei unterschiedliche Auslegungsvarianten bezüglich des Anlagenverhaltens, unter Anderem auch das Stabilitätsgeschichte unter Einbeziehung der RAM-ROM Methodik, untersucht werden sollen. Schließlich soll ein zusammenfassender Vorschlag für das Design der PARCHAN-Versuchsanlage ausgearbeitet und Simulationen (Vorrausrechnungen) von Stabilitätsexperimenten in bestimmten Parameterbereichen mit dem Systemcode ATHLET durchgeführt werden.
Das Projekt "Deutsche Beteiligung am internationalen OECD-Project ROSA-2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Entwicklung (OECD), Nuclear Energy Agency (NEA) durchgeführt. Ziel des als OECD-Projekt durchgeführten Vorhabens ist es, experimentelle Daten für die Codeentwicklung bzw. Codevalidierung zu erzeugen, wobei bislang unzureichend simulierte bzw. nunmehr messtechnisch besser auflösbare Strömungsphänomene im Vordergrund stehen. Dabei werden speziell in den Bereichen mehrdimensionaler Vermischung, Parallelströmung, Schichtung und oszillatorische Strömungen von Mehrphasensystemen insgesamt x Experimente durchgeführt. Die Experimente sollen u.a. zur Validierung und Weiterentwicklung des deutschen Systemcodes ATHLET (Analyse zur Thermohydraulik von Lecks und Transienten) sowie zur Entwicklung von CFD-Methoden und Modellen (Computational Fluid Dynamics) eingesetzt werden. Die Versuchsdaten ergänzen eigene thermohydraulische Untersuchungen in Deutschland. Die Experimente sollen an der japanischen Versuchsanlage ROSA-LSTF (Rig of Safety Assessment - Large Scale Test Facility) durchgeführt werden. Die Anlage wird von der 'Japan Atomic Energy Agency' (JAEA) als der zentralen japanischen Forschungsinstitution auf dem Gebiet der nuklearen Energieerzeugung betrieben. Das im Rahmen dieses OECD-Projekts angebotene Arbeitsprogramm wurde in Zusammenarbeit mit deutschen Vertretern international abgestimmt. Die Experimente haben generischen Charakter und stoßen damit auf starkes internationales Interesse.
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| Bund | 41 |
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| Förderprogramm | 41 |
| License | Count |
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| offen | 41 |
| Language | Count |
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| Deutsch | 41 |
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| Mensch & Umwelt | 41 |
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