Das Vorhabensziel ist der Aufbau und der Betrieb einer Versuchsanlage zur Abwärmenutzung mit einem geschlossenen Wasserdampfprozess (Clausius-Rankine-Prozess, CRC) für den Einsatz bei Abwärme mit kleiner Leistung (kleiner als 1 MWth) und hohen Temperaturen (größer als 450 Grad Celsius) wie bei motorischen Abgasen. Der Einsatz dieser Versuchstechnik ermöglicht Funktionstests an neuartigen Schlüsselkomponenten wie Dampferzeugern, Wärmeübertragern, Regelventilen und Expandern sowie Systemuntersuchungen im stationären und dynamischen Betrieb u Langzeittest zum Nachweis der Entwicklungsreife von neuen Komponenten. Mit der beantragten Versuchseinrichtung für Wasserdampfprozesse soll die Forschungsfrage geklärt werden, ob ein optimierter CRC-Prozess mit neuartigen Expansionsmaschinen, kompakten Wärmeübertragern, effizienteren und flexibleren Generatoren sowie optimierter Regelungstechnik im Zusammenspiel mit einer wartungsfreien Anlagentechnik eine kosteneffiziente und zugleich umweltfreundliche Alternative zu verfügbaren CRC Technologien sowie Kalina- oder ORC-Anlagen im Bereich um 100 kWel darstellen kann. Die Forschungsthemen die mit den Kooperationspartner von den Akteuren des Kompetenzzentrums Energietechnik der TH Nürnberg verfolgt werden sollen sind fachübergreifend und anwendungsorientiert: die Vereinfachung und Standardisierung der Anlagentechnik, die Miniaturisierung von Komponenten, sowie die Flexibilisierung des Prozesses durch neuartige Regelungsstrategien.
Im Rahmen eines durch das BMBF geförderten Verbundprojektes (2012-2015) wurde eine kompakte Neutronenradiographieanlage für die Charakterisierung radioaktiver Abfälle entwickelt. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Neutronenradiographie in Verbindung mit der Neutronenaktvierungsanalyse einen bedeutenden Mehrwert in Bereich der zerstörungsfreien Materialprüfung erzielen kann. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen ist es das Ziel des beantragten Forschungsprojektes, die Radiographie mit schnellen Neutronen dahingehend weiterzuentwickeln, dass mit einer kompakten Anlage großvolumige Proben (bis zu 200-l) untersucht werden können. Bei der Überwachung von kerntechnischen Anlagenkomponenten besteht z.B. die Aufgabe, neben den reinen Werkstoffeigenschaften auch das Vorhandensein von Wasser zu prüfen. Insbesondere bei druck- und aktivitätsführenden Komponenten stellt dies eine erhöhte Herausforderung dar. Schwerpunkt der Forschungsarbeiten ist die Entwicklung eines geeigneten Detektorkonzeptes. Sowohl am PSI in der Schweiz, als auch am FRM-II in Garching bei München gibt es hierfür schon fortgeschrittene Forschungsansätze. Allerdings ist die dort entwickelte Technologie nicht direkt für die Werkstoffprüfung in kerntechnischen Anlagen anwendbar, da sie an einen Forschungsreaktor gekoppelt und somit ortsgebunden ist. Durch die synergetische Kopplung der Radiographie mit der Neutronenaktivierung kann ein bisher technisch nicht genutzter Informationsgewinn für die Werkstoffprüfung erzielt werden. Arbeitspaket 1: Einarbeitung und Vertiefung in das Thema; Arbeitspaket 2: Neutronenphysikalische Simulationen; Arbeitspaket 3: Überprüfung der IAEA-Datenbanken bzgl. der relevanten Wirkungsquerschnitte; Arbeitspaket 4: Studie zur Auswahl und Gestaltung des Szintillators; Arbeitspaket 5: Entwicklung des Gesamtanlagenkonzeptes Arbeitspaket 6: Experimentelle Studien; Arbeitspaket 7: Benchmark der Simulationsergebnisse mit den Experimenten; Arbeitspaket 8: Erstellung der Dissertation.