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ArTTA-10mL: Ein Instrument für die 39Ar-Datierung von kleinen Eis- und Wasserproben

Das Projekt "ArTTA-10mL: Ein Instrument für die 39Ar-Datierung von kleinen Eis- und Wasserproben" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Das Edelgasradioisotop 39Ar ist von großem Interesse für die Datierung in Ozeanographie, Glaziologie und Hydrogeologie, da es das einzige Isotop ist, das den wichtigen Altersbereich zwischen ca. 50 und 1000 Jahren abdeckt. Die fundamental neue Messmethode der Atom Trap Trace Analysis (ATTA), welche die 81Kr Datierung zum ersten Mal möglich gemacht hat, besitzt das Potenzial, die Anwendungen von 39Ar zu revolutionieren, indem sie die benötigte Probengröße um einen Faktor 100 bis 1000 reduziert. In einem Vorgängerprojekt haben wir zum ersten Mal gezeigt, dass die Messung von 39Ar an natürlichen Proben mit ATTA möglich ist, allerdings benötigten wir dazu immer noch Tonnen von Wasser. Vor kurzem haben wir anhand von Proben aus ersten Pilotprojekten mit Ozeanwasser und alpinem Eis gezeigt, dass die 39Ar-ATTA (ArTTA) Messung an Proben von ca. 25 L Wasser oder 10 mL Ar oder weniger möglich ist. Dieser Erfolg eröffnet komplett neue Perspektiven für die Anwendung der 39Ar-Datierung, die sehr wertvolle Information ergeben wird, die ansonsten nicht zugänglich wäre. Der Bedarf für solche Analysen, insbesondere im Gebiet der Spurenstoff-Ozeanographie, ist gut etabliert und dokumentiert durch Unterstützungsschreiben von unseren derzeitigen Partnern für ArTTA Anwendungen. Dieser Antrag wird es uns ermöglichen, die weltweit ersten ArTTA Geräte zu bauen, die auf Routinebetrieb mit kleinen Proben ausgelegt sind. Wir streben den Aufbau einer 39Ar-Datierungsplattform an, welche die Anforderungen für die Datierung in den Feldern der Grundwasserforschung, Ozeanographie und Gletscherforschung erfüllt. Um sinnvolle Anwendungen in der Tracerozeanographie zu ermöglichen, wird eine Kapazität von mindestens 200 Proben pro Jahr benötigt. Das neue Gerät für die Forschung wird damit lange angestrebte Anwendungen erlauben, die sonst nicht möglich wären. Basierend auf bisheriger Forschung haben wir einen klaren Plan für den Aufbau einer kompletten Plattform für den Betrieb von ArTTA: Eine neue Probenaufbereitungslinie basierend auf dem Gettern von reaktiven Gasen erlaubt die Abtrennung von bis zu 10 mL reinem Ar aus kleinen (kleiner als 25 L Wasser oder 10 kg Eis) Umweltproben in wenigen Stunden. Diese Proben werden zum ArTTA Gerät transferiert, welches aus zwei Modulen besteht: Das Optik-Modul erzeugt die benötigten Laserfrequenzen und Laserleistung, das Atom-Modul ist der Teil in dem die Atome mit atomoptischen Werkzeugen detektiert werden, die wir im Prototyp aus dem vorherigen Projekt realisiert haben. So weit als möglich wird die Anlage aus zuverlässigen, hochleistungsfähigen kommerziellen Teilen gebaut. Das System wird in einer hochkontrollierten Containerumgebung installiert, was einen modularen Aufbau gewährleistet, der in Zukunft an unterschiedlichen Orten aufgebaut werden kann.

Konsolidierung des HTR Code Package (HCP), Teilprojekt A

Das Projekt "Konsolidierung des HTR Code Package (HCP), Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Lehrstuhl für Nukleartechnik durchgeführt. Das Programmpaket HCP wurde im Rahmen von F&E-Arbeiten zur Sicherheit von Hochtemperaturreaktor durch das Forschungszentrum Jülich entwickelt. Auf Grund der Beendigung der HTR-bezogenen Arbeiten im Forschungszentrum Jülich war ein geordneter Abschluss dieser analytischen Aktivität nicht möglich. Im KONHCP-Vorhaben soll die Funktionalität des HCP vom Status des Prototyp zu einem Basis-verifizierten und -validierten Werkzeug zur Simulation sicherheitsrelevanter Abläufe im Primärkreis eines HTR entwickelt werden. Dies beinhaltet den bisher erreichten Wissenstand zu konsolidieren und durch eine geeignete Dokumentation zu konservieren, um sicherzustellen, dass Nutzer bei zukünftigen Sicherheitsanalysen von HTRs auf das HCP-Programmpaket zurückgreifen können. Zu diesem Zweck soll im Rahmen des Vorhabens eine Fachkompetenz aufgebaut werden, die es zukünftigen Nutzern erlaubt, sich in einer angemessenen Zeit in HCP einzuarbeiten, um belastbare Analysen, ergänzende Modellierungen oder Programmmodifikationen durchführen zu können. Zusätzlich soll ein nationaler HCP-Beraterkreis gegründet werden, der zukünftige Supportaufgaben definiert, um einen langfristigen Erhalt von HCP für die deutsche Reaktorsicherheitsforschung sicherzustellen. Die Notwendigkeit der Konsolidierung von HCP wurde im Rahmen der 4. Sitzung des Projektkomitees 'Transienten und Unfallabläufe' bestätigt.

Konsolidierung des HTR Code Package (HCP), Teilprojekt B

Das Projekt "Konsolidierung des HTR Code Package (HCP), Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Becker Technologies GmbH durchgeführt. Das Programmpaket HCP wurde im Rahmen von F&E-Arbeiten zur Sicherheit von Hochtemperaturreaktor durch das Forschungszentrum Jülich entwickelt. Auf Grund der Beendigung der HTR-bezogenen Arbeiten im Forschungszentrum Jülich war ein geordneter Abschluss dieser analytischen Aktivität nicht möglich. Im KONHCP-Vorhaben soll die Funktionalität des HCP vom Status des Prototyp zu einem Basis-verifizierten und -validierten Werkzeug zur Simulation sicherheitsrelevanter Abläufe im Primärkreis eines HTR entwickelt werden. Dies beinhaltet den bisher erreichten Wissenstand zu konsolidieren und durch eine geeignete Dokumentation zu konservieren, um sicherzustellen, dass Nutzer bei zukünftigen Sicherheitsanalysen von HTRs auf das HCP-Programmpaket zurückgreifen können. Zu diesem Zweck soll im Rahmen des Vorhabens eine Fachkompetenz aufgebaut werden, die es zukünftigen Nutzern erlaubt, sich in einer angemessenen Zeit in HCP einzuarbeiten, um belastbare Analysen, ergänzende Modellierungen oder Programmmodifikationen durchführen zu können. Zusätzlich soll ein nationaler HCP-Beraterkreis gegründet werden, der zukünftige Supportaufgaben definiert, um einen langfristigen Erhalt von HCP für die deutsche Reaktorsicherheitsforschung sicherzustellen. Die Notwendigkeit der Konsolidierung von HCP wurde im Rahmen der 4. Sitzung des Projektkomitees 'Transienten und Unfallabläufe' bestätigt.

Entwicklung eines Handmessgeraetes zur Erfassung von Schadstoffen in der Umwelt

Das Projekt "Entwicklung eines Handmessgeraetes zur Erfassung von Schadstoffen in der Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SENSOR DEVICES, Gesellschaft für Gasmesstechnik durchgeführt.

Roving - Räumliche Kartierung der Bodenfeuchte über mehrere Skalen mit dem Cosmic-Ray-Rover

Das Projekt "Roving - Räumliche Kartierung der Bodenfeuchte über mehrere Skalen mit dem Cosmic-Ray-Rover" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Bio-und Geowissenschaften (IBG), IBG-3 Agrosphäre durchgeführt. Während der stationäre Einsatz der CRNS Methode die Erfassung zeitlicher Variabilitäten der Bodenfeuchte im Einflussbereich (Footprint) des Sensors ermöglicht, dient die mobile Anwendung der Methode, die Rover-Applikation, dazu, die räumliche Variabilität der Bodenfeuchte über größere Flächen und entlang längerer Transsekte zu erfassen. Die räumliche Heterogenität der die Messmethode beeinflussenden Umgebungseigenschaften ist dabei eine zentrale Herausforderung für die Kalibrierung und räumliche Korrektur von mobilen CRNS-Daten. Ziel des Teilprojektes ist es, ein Konzept zur Datenerfassung und -analyse zu entwickeln, das zu zuverlässigen CRNS-Raumdatenprodukten über räumliche Skalen hinweg führt. Dazu werden Methoden zur räumlichen Korrektur unter Einbeziehung von Proxydaten aus z.B. konventioneller Geophysik und Fernerkundung entwickelt. Um die Übertragbarkeit des Ansatzes über Skalen und Standorte hinweg zu erreichen, werden die entsprechenden Parameter mit Hilfe verschiedener Beobachtungsdatensätze, Neutronensimulationen und dem mehrskaligen hydrologischen Modell mHM regionalisiert. Wir werden mit Hilfe von Neutronentransportsimulationen Strategien entwickeln, um den Effekt lokaler Strukturen (wie Straßen und Bäume) zu quantifizieren und in der Messung zu korrigieren. Weiterhin sollen die Effekte von Bodenwasser und Wasser in der Biomasse durch verschiedene Detektorabschirmungen getrennt werden. Die Hypothesen werden im Rahmen von Rover-Kampagnen an verschiedenen Standorten getestet. Der Einsatz des CRNS-Rovers ist darüber hinaus generell von entscheidender Bedeutung für Feldkampagnen, die zusammen mit den anderen RMs durchgeführt werden. Es ist vorgesehen, die CRNS-Rover-Daten in Verbindung mit dem Netzwerk der stationären CRNS-Sonden im Rahmen von Teilprojekt Großflächiges CRNS-Netzwerk zu kalibrieren. Weiterhin integriert das Teilprojekt Daten des Teilprojektes Fernerkundung, um den Effekt der Vegetation mit Hilfe von Teilprojekt Vegetation zu entwickelnden Methoden räumlich zu korrigieren. Die korrigierten CRNS-Roverdaten werden wiederum direkt für die Validierung von fernerkundeten Bodenfeuchteprodukten verwendet. Der Einfluss kleinräumiger Effekte von Straßen und Wäldern wird in enger Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt Neutronensimulation untersucht. Des Weiteren ist vorgesehen, verschiedene Schildkonfigurationen zur verbesserten Abschirmung (z.B. von trockenen Straßenbereichen), sowie regelmäßig Prototypen der neuartigen Detektorentwicklung vom Teilprojekt Detektorentwicklung zu testen. Die gemessenen räumlichen Bodenfeuchtemuster werden direkt in die Quantifizierung der Wasserbilanz durch das Teilprojekt Grundwasserneubildung einbezogen. Die Parameter-Regionalisierung wird durch das Teilprojekt Hydrologische Modellierung unterstützt, wobei auch die Rover-Daten einbezogen werden.

Research Group on Spatial Decision Support Systems

Das Projekt "Research Group on Spatial Decision Support Systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Fachbereich Geowissenschaften, Institut für Geoinformatik durchgeführt. The research interests of our group are in two areas of Spatial Information Science: 1) spatial decision support techniques and 2) human-computer interaction in collaborative spatial decision making and problem solving. In the area of spatial decision support techniques we aim at supporting people (individuals, groups and organizations) in solving spatial decision problems by addressing three fundamental steps of decision process: intelligence, design, and choice. The focal research problems here are: - Idea generation tools including structured diagramming and cartographic visualization (2D, 3D) supporting 'spatial thinking' and the identification of value-objective-attribute hierarchies; - GeoSimulation models to generate decision options and compute their consequences; - Multi-criteria analysis techniques to evaluate decision options using spatial data about option impacts and user preferences; - Participatory techniques and collaborative approaches to group decision making. Subsequent research questions we are interested include: - Which software architectures are useful for developing robust spatial decision support systems? - Can a generic toolkit for spatial decision support be created? - What decision support services can be offered on-line in wide area networks (Internet) using open spatial data standards? In the area of human-computer interaction research our rational is that methods and techniques for spatial decision support must be subjected to empirical studies so that substantive knowledge about the intended effects of applying geospatial information technologies can be developed. We plan to study information processing, and problem-solving in interactive, collaborative spatial decision environments built by others and ourselves. In building prototype software environments we use off-the-shelf GIS software such as ArcGIS, Idrisi, Grass, use the existing GIS toolkits such as ArcObjects, apply various geosimulation tools, and use higher level programming languages such as Java and VB. Substantive domains for application development and testing of collaborative decision support environments include: - Urban development and transportation planning; - Community planning; - Water resource management; - Land use change. Our group welcomes interested students and other potential participants who would like to work with us in the broadly-defined research area of SDSS. We are very much open to new ideas, which may expand the above listed research interests.

Messungen von vulkanischen Schwefel- und Kohlenstoffemissionen mit hoher Zeitauflösung

Das Projekt "Messungen von vulkanischen Schwefel- und Kohlenstoffemissionen mit hoher Zeitauflösung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umweltphysik durchgeführt. Dies ist ein Antrag auf Reisekosten für eine Reise von Deutschland nach Argentinien zum Besuch der Vulkane Copahue and Peteroa, dort planen wir zusammen mit Forschern aus Argentinien in-situ Messungen von vulkanischem SO2 mit einem neuartigen Instrument. In Kombination mit in-situ CO2 Messungen erwarten wir einen Datensatz von CO2/SO2 Verhältnissen mit bisher unerreichter Genauigkeit und Zeitauflösung.Obwohl Fernerkundungsmessungen von SO2 sich mittlerweile in der Vulkanologie weit verbreitet haben, stellen bodengebundene und Flugzeug-getragene in-situ-Messungen immer noch eine wichtige Quelle ergänzender Information dar. Heutzutage werden in-situ Messungen von SO2 häufig mittels elektrochemischer Sensoren vorgenommen, diese weisen allerdings eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere (1) relativ lange Ansprechzeiten (ca. 20 s und mehr), (2) Interferenzen durch eine Reihe anderer reaktiver Gase, die sich in Vulkanfahnen finden (und die schwer zu quantifizieren bzw. unbekannt sind), (3) Die Notwendigkeit häufiger Kalibration. Wir lösen diese Probleme mit einem neuentwickelten, optischen in-situ SO2-Sensor Prototypen, der nach dem Prinzip der nicht-dispersiven UV-Absorption arbeitet (PITSA, Portable in-situ Sulfurdioxide Analyser). Die preisgünstige Anwendung des Prinzips für SO2 - Messungen wurde durch die Entwicklung von UV-LEDs ermöglicht. Die Probenluft wird durch eine Glasröhre gesaugt und dort der kollimierten Strahlung einer UV-LED (ca. 290nm) ausgesetzt, in diesem Wellenlängenbereich absorbiert (von den relevanten Vulkangasen) praktisch nur SO2. Daher ist die Abschwächung der Strahlungsintensität nach Durchgang durch die Messzelle ein Mass für den SO2-Gehalt der Messluft. Das PITSA Instrument wird mit einem kommerziellen CO2 Sensor kombiniert, damit werden SO2 und CO2 Messungen mit 0.1 ppm bzw. 1 ppm Genauigkeit möglich. Dadurch eröffnen sich neue Möglichkeiten in der Vulkanologie.

Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung

Das Projekt "Fern- und Prozesswärmeversorgung durch Wärmepumpen als Ersatz der Kohleverbrennung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Einrichtung für Energieinfrastrukturen und Geothermie IEG durchgeführt. Das Verbundvorhaben FernWP erforscht den Einsatz von Großwärmepumpen zur Fern- und Prozesswärmeerzeugung und greift damit deren Rolle als Schlüsseltechnologie zur Dekarbonisierung des Wärmesektors auf. Ziel ist es, einen wichtigen Beitrag zur Erreichung der Klimaneutralität zu leisten und einen Pfad für die Bereitstellung der für die Energiewende nötigen Flexibilität im Stromsektor und die Integration erneuerbarer Energien aufzuzeigen. Im Rahmen des Vorhabens werden mögliche thermodynamische Zyklen, Verschaltungen und Komponenten für Großwärmepumpen untersucht, in Labortests erprobt und optimiert. Auf Basis der erzielten Ergebnisse erfolgt die Skalierung eines Prototyps und die Überführung in eine Pilotanlage. Diese wird in einem realen Fernwärmenetz erprobt und hinsichtlich ihrer Marktintegration als Hybridkonzept aus Großwärmepumpe und BHKW aus Systemperspektive untersucht. Die Messdaten und Analyseergebnisse aus der Pilotinstallation tragen einerseits zum Verständnis des dynamischen Verhaltens im Realbetrieb bei und erlauben andererseits die Überprüfung der Auslegungsparameter. Darüber hinaus bilden sie die Grundlage für eine Potenzialanalyse, die die Bereitstellung von Prozesswärme durch Großwärmepumpen untersucht und die Weiterentwicklung notwendiger Komponenten vorantreibt. Weitergehend werden die Rahmenbedingungen und die damit verbundenen Hemmnisse für eine zeitnahe Integration von Großwärmepumpen auf technischer und ökonomischer Seite analysiert. Dies umfasst unter anderem die Untersuchung von Niedertemperaturwärmequellen und die Nachnutzung vorhandener Infrastrukturen an Kraftwerksstandorten. Darüber hinaus setzt sich das Vorhaben mit der Herausforderung auseinander, dass bei Investoren und Planern derzeitig noch große Unsicherheit hinsichtlich des Einsatzpotenzials und des wirtschaftlichen Betriebs von Großwärmepumpen besteht. Durch eine Austauschplattform und intensive Wissensvermittlung will das Vorhaben dazu beitragen, diese Barrieren abzubauen.

Teilvorhaben: Unterstützung bei der Entwicklung des VPT sowie des Verschleißmodells und Anwendung der Modelle auf einen aktuellen Antriebsstrang

Das Projekt "Teilvorhaben: Unterstützung bei der Entwicklung des VPT sowie des Verschleißmodells und Anwendung der Modelle auf einen aktuellen Antriebsstrang" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Flender GmbH durchgeführt. Neben der Entwicklung der Grundlagen für den Virtual Power Train sowie dem Verschleißmodell ist die Anwendung der Ergebnisse auf ein aktuelles Beispiel aus der Industrie ein wesentlicher Bestandteil eines Forschungsprojektes. Nur so kann gewährleistet werden, dass nach Abschluss des Projektes eine breite Anwendung in der Industrie ohne größere Zusatzaufwände stattfinden kann. Hintergrund hierfür sind die in diesem Teilprojekt zusätzlich erwarteten Erkenntnisse bei eben dieser Anwendung. Aus diesem Grund soll aufbauend auf den in diesem Forschungsvorhaben entwickelten Grundlagen, deren Erarbeitung auch in diesem Teilprojekt unterstützt wird, der Hauptfokus auf der Anwendung der Modelle auf ein aktuelles Antriebsstrangbeispiel liegen. Dieses Teilprojekt findet darum in enger Zusammenarbeit mit dem Projektpartner Vestas statt. Hierbei soll ein auf dem Prüffeld von Vestas in Dänemark bereits installierter Aufbau einer Getriebestufe genutzt werden, um das dynamische Verhalten sowie die Prognose der Verschleißzustände zu untersuchen. Ein wesentlicher Vorteil der sich hier bietet, ist die gute Zugänglichkeit der einzelnen Gleitlagerplanetenstufe für die Applikation weiterer Messtechnik. Darüber hinaus ist geplant, den Virtual Prototype auch am Beispiel eines aktuellen Antriebsstranges von Vestas mit einem Getriebe der Winergy - Flender GmbH aufzubauen. Hier werden in Bezug auf die Grundlagenuntersuchungen an dem V52 Antriebsstrang weiterführende Erkenntnisse gewonnen, da die Komponente Gleitlager sowie das dynamische Verhalten des Antriebsstranges in der Umgebung eines aktuellen Designs (integriertes System) untersucht werden kann. Mit der Zusammenführung dieser Erkenntnisse mit den Ergebnissen aus den Grundlagenuntersuchungen der anderen Teilvorhaben am 3-Wellen-Prüfstand sowie des V52 Antriebstranges können die Methoden auf weitere Anwendungen übertragen werden.

Teilvorhaben: technologische Begleit F&E

Das Projekt "Teilvorhaben: technologische Begleit F&E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg durchgeführt. Ziel ist das technische Monitoring der H2-Erzeugung sowie der H2- und Wärmeverteilung des H2-Reallabors in Grenzach-Wyhlen. Ziel ist es außerdem bestehende alkalische Elektrolyse-Technologien in Hinblick auf industriell geprägte Herstellmethoden zur Marktreife weiterzuentwickeln und fertigungsoptimierte Prototypen in der Leistungsklasse 500 kWel in Wyhlen in Realumgebung zu validieren. In einer Begleit-F&E werden Materialien und Verfahren für eine serientaugliche Fertigung von Elektrolyseuren untersucht sowie eine Systemanalyse durchgeführt.

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