Das Projekt "Teilprojekt: Entwicklung von CFD-Modellen für Wandsieden und Aufbau eines Bündeltests mit hochauflösender, schneller Röntgentomographie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf, Institut für Fluiddynamik durchgeführt. Das Vorhaben ist der Weiterentwicklung der CFD-Modellierung von Blasensieden bis hin zu Filmsieden gewidmet. Die mit Hilfe von ANSYS in den Code ANSYS/CFX zu implementierenden Modellansätze werden zunächst anhand durch andere Projektpartner durchzuführende kleinskalige Experimente getestet. Im Rahmen des vorliegenden Abtrages sollen im FZD ein Brennelementbündeltest an der Versuchsanlage TOPFLOW aufgebaut werden, der mit schneller Röntgentomographie ausgestattet ist. Die Ziele betreffen im einzelnen: 1. Auswahl der in Frage kommenden Modellansätze, 2. Numerischer Test ihrer Eignung, 3. Test der durch ANSYS implementierten Modellansätze anhand kleinskaliger Experimente, 4. Entwicklung der schnellen Röntgentomographie, 5 Aufbau des Bündelversuches, 6. Analyse der gewonnenen Daten durch die implementierten Modelle Das Verbundvorhaben trägt insgesamt zur Kompetenzerhaltung in der Kerntechnik bei und macht seine Ergebnisse über die Einbindung der neu entwickelten Modelle in CFD- Nutzersoftware breiten Nutzerkreisen aus der Wissenschaft, der Industrie und bei den Gutachterorganisationen verfügbar.
Das Projekt "Teilprojekt: CFD-Modellentwicklung und Validierung für die 3-dimensionale Simulation von Siedevorgängen in Brennelementen von DWR" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ANSYS Germany GmbH durchgeführt. 1. Vorhabensziel: Ziel des Vorhabens ist die Verbesserung der CFD-Modellierung von Siedevorgängen an beheizten Oberflächen in Brennelementen von Druckwasserreaktoren 2. Arbeitsplan: Zur Entwicklung und Validierung von Schließungsmodellen für Wandsiedeprozesse in der CFD-Simulation sind neuartige Experimente erforderlich. Die von den Partnern ausgeführten kleinskaligen und integrativen TOPFLOW-Experimente werden eingesetzt, um die CFD-Modelle für die numerische Simulation von Wandsiedeprozessen in Brennelementen von Druckwasserreaktoren zu verbessern. Schwerpunkt liegt hierbei auf der Kopplung von Wandsiedemodell und Wärmeleitung im Festkörper(CHT), der Kopplung des RPI-Wandsiedemodells mit Populationsbilanzmodellen, der Erweiterung des Wandwärmestrommodells im RPI-Wandsiedemodell sowie einer Verbesserung der CFD-Modellierung der Zwischenphasengrenzflächendichte und der wirkenden fluiddynamischen Kräfte zwischen beiden Phasen beim Übergang zwischen verschiedenen Strömungsregimen mit zunehmendem Dampfgehalt. Ein mit schneller Röntgentomographie ausgerüstetes Brennelement-Bündelexperiment an der TOPFLOW-Versuchsanlage des FZD wird schließlich die Validierung der CFD-Modelle in einer realitätsnahen Geometrie ermöglichen. 3. Ergebnisverwertung: Die angestrebten Siedemodelle und CFD-Simulationswerkzeuge zur Berechnung von Siedevorgängen in Brennstabbündeln von Druckwasserreaktoren werden maßgeblich zur weiteren Verbreitung von CFD als Werkzeug in der Entwicklung und Auslegung von Komponenten von Kernreaktoren ebnen. Darüber hinaus haben die zu entwickelnden Simulationsverfahren auch Bedeutung in anderen Industriezweigen, in denen verwandte Strömungsphänomene auftreten (Automobilindustrie, Stahlindustrie, Luft- und Raumfahrttechnik, Herstellung technischer Gase, Wasserstoff-Wirtschaft, Verfahrenstechnik, chemische Industrie) und in denen CFD-Simulationstechniken zunehmend eingesetzt werden.
Das Projekt "RÖNTGENTOMOGRAPHIE: Einrichtung einer Mikro-Röntgentomographie-Anlage zur Untersuchung morphologischer Diversifikation sowie Anschaffung eines Tauchroboters samt Feld-Nährstofflabor für Forschung in aquatischen Systemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Museum für Naturkunde - Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung durchgeführt. Durch die Einrichtung einer Mikro-Röntgentomographen-Anlage soll eine Forschungsplattform aufgebaut werden, um interdisziplinäre morphologische Forschung an rezenten und fossilen Wirbeltieren unter Einbeziehung entwicklungsbiologisch-genetischer Daten auf höchstem internationalen Niveau durchzuführen. Die diesem integrativen Ansatz zugrunde liegende Hauptfragestellung ist die Entstehung neuer evolutionärer Baupläne. Technisch gesehen ist besonders die erstmalige Möglichkeit der nicht-invasiven Untersuchung wertvollen wissenschaftlichen Sammlungsmaterials hervorzuheben. Weiterhin soll durch die Anschaffung eines Tauchroboters mit hochauflösender Kameratechnik und dem Aufbau eines Feld-Nährstofflabors mit präziser Spektrophotometertechnik eine Forschungsplattform errichtet werden, mit denen die am Museum tätigen aquatisch forschenden Arbeitsgruppen auf dem neuesten technischen Stand Feldforschung mit gleichzeitiger wissenschaftlicher Auswertung betreiben können. Der Mikro-Röntgentomograph soll am MfN Berlin zusammen mit einer Computer-Workstation eingerichtet werden, so dass die aus der Röntgen-Analyse resultierenden Schnittebenen mittels Bildverarbeitungssoftware in 3D-Modelle umgerechnet und wissenschaftlich bearbeitet werden können. Tauchroboter und Feld-Nährstofflabor sollen für Forschungsarbeiten an karibischen Korallenriffen eingesetzt werden sowie für weitere Projekte im marinen und limnischen Bereich im In- und Ausland.
Das Projekt "SABLE - Skalenübergreifende, multi-modale 3D-Bildgebung elektrochemischer Hochleistungskomponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-9: Grundlagen der Elektrochemie durchgeführt. Das beantragte Projekt widmet sich den materialwissenschaftlichen Grundlagen der elektrochemischen Energiewandlung und -speicherung regenerativ erzeugter elektrischer Energie und soll Beiträge zur langfristigen Weiterentwicklung im Bereich von Elektrolyse, Brennstoffzellen und Batterien der übernächsten Generation leisten. Aktueller Forschungsbedarf besteht dabei hauptsächlich in einem 'holistischen' Verständnis von grundlegenden Prozessen mit atomarer Auflösung bis zum Bauteil in Betrieb. Für derartige Fragestellungen wird ein skalenübergreifender multi-modaler Ansatz vorgeschlagen, der Magnetresonanz-Bildgebung systematisch mit Elektronen- und Röntgentomographie verknüpft. Auf diese Weise soll ein Beitrag zur Lösung einer zentralen Herausforderungen der Materialforschung geleistet werden, wonach Prozesse, die verantwortlich für die physikalischen Eigenschaften eines Materials sind, grundsätzlich im Nanometer-Bereich ablaufen, während die entsprechenden Komponenten in der Regel Dimensionen im Zentimeterbereich besitzen. Gesamtziel des Projektantrages ist einen multi-modalen Ansatz der Bildgebung zu entwickeln, der es erlaubt charakteristische Mechanismen über mehrere Größenordnungen abzubilden. Die geplanten Experimente gliedern sich in drei aneinander anschließende Bereiche, die Materialeigenschaften von einer Nanometerskala bis zur Dimension von Bauteilen im Zentimeterbereich abdecken: Elektronen-, Röntgen- und Magnetresonanz-Tomographie.