Das Projekt "Weiterentwicklung und Ausbau numerischer Strukturen in den AC2-Programmen ATHLET und COCOSYS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Gesamtziel ist es, das bis dato etablierte Numerical Toolkit (NuT) zur effizienteren Handhabung numerischer Aufgaben im Rechenablauf der AC2-Komponente ATHLET weiter zu beschleunigen, auszubauen und flexibler zu gestalten. Hierbei besteht ein wesentlicher Fokus darauf, ebenfalls die AC2-Komponente COCSYS in die NuT-Architektur aufzunehmen, so dass die gesamte AC2-Rechenkette von den dedizierten Numerik-Strukturen profitieren kann.
Das Projekt "Teilvorhaben: Untersuchung eines Kältekreislaufmoduls zum Heizen und Kühlen der Fahrgastzelle eines E-Fahrzeugs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von MAHLE Behr GmbH & Co. KG durchgeführt. Die im E-Fahrzeug verfügbare Energie wird in etwa im gleichen Umfang für den Antrieb sowie für die Klimatisierung benötigt. Daher sind neue Komponenten erforderlich, die eine optimale Verteilung der thermischen Energie im Fahrzeug bei minimaler elektrischer Leistungsaufnahme ermöglichen. Überschüssige Wärmeenergie an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs soll geschickt an den Ort des Bedarfs, vor allem den Innenraum, transportiert werden. Das Ziel des Verbundvorhabens ist durch die Vermeidung von Abluftwärmeströmen aus dem Fahrzeug und der Einsatz einer Wärmepumpe die Reichweite des E-Fahrzeug bei 0 Grad C Außentemperatur um ca. 30 Prozent gegenüber der bisherigen Anwendung zu erhöhen. Im Teilvorhaben der Firma Behr wird die effiziente Bereitstellung der Heizleistung bearbeitet. Bislang wird dabei mit einem Wirkungsgrad nahe eins gearbeitet. Mittels der Wärmepumpentechnik soll dieser Wert im Jahresmittel auf 2 angehoben werden. Ein weiteres Ziel ist die Reduzierung der Komplexität des Wärmepumpensystems im Vergleich zu bisherigen Systemen. So wird die Darstellung unterschiedlicher Modi des Systems (Heizen, Kühlen, Abtauen) kühlmittelbasiert sein. Im Projekt werden in 3 aufeinander aufbauenden Prüfstandsphasen die Wirksamkeit neuartiger Wärmeübertrager und deren thermohydraulisches Verhalten als Grundlage von aussagekräftigen Simulationen erforscht. Ergebnis ist der Demonstrator eines Wärmepumpengesamtsystems auf dem Prüfstand.
Das Projekt "Integrierte Strömungsberechnungen im Rahmen des EU-Projekts NURISP" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Im Projekt NURISP werden im Teilprojekt 'Thermohydraulik' Aufgaben zum Thema 'Pressurized Thermal Shock' behandelt, die eine Verbesserung der Simulationsmodelle für den Impuls- und Energieaustausch an freien Oberflächen erfordern. Zu diesem Zweck werden CFD-Rechnungen durch einen Vergleich mit ausgewählten ROSA Experimenten aus dem OECD-NEA Programm validiert. Arbeiten zur Vorbereitung und Implementierung der Kopplung von dreidimensionalen CFD-Programmen und eindimensionalen Systemcodes werden im NURISP Teilprojekt 'Multi-Physik' durchgeführt. Dazu werden Kopplungsschnittstellen von thermohydraulischen, ein- und dreidimensionalen Simulationsprogrammen, u. a. dem Systemcode ATHLET und dem CFD-Programm ANSYS CFX erarbeitet u. getestet. Die GRS wird den Systemcode ATHLET auf die NURESIM Plattform implementieren und ein Einführungsseminar zur Unterstützung potentieller Anwender halten. Dann wird ein ausgewähltes ROSA Experiment mit den Einzelprogrammen ANSYS CFX und ATHLET berechnet. Die numerischen Ergebnisse werden durch einen Vergleich mit experimentellen Daten validiert und, falls notwendig werden vorhandene Modelle für stratifizierte Strömungen verbessert. Am Beispiel der Kopplung des Systemcodes ATHLET mit dem CFD-Programm ANSYS CFX wird eine generische Schnittstelle zur Kopplung von ATHLET und CFX erstellt. Die Kopplung wird zunächst durch Berechnung eines einfachen Testfalls validiert. Abschließend wird eine gekoppelte Simulation von ATHLET und CFX für das ausgewählte ROSA Experiment vorbereitet und getestet. Die Erfahrungen und Ergebnisse werden bewertet, zusammengefasst und dokumentiert.
Das Projekt "Versuchsprogramm zum Spaltprodukt- und Wasserstoffverhalten im Containment - THAI IV - OECD 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Becker Technologies GmbH durchgeführt. Experimentelle Untersuchungen im technischen Maßstab zur Ausbreitung von Graphitstaub, zum Iodverhalten, zur H2-Deflagration und zur Wirkung eines Rekombinators. Die Versuche dienen der Klärung von sicherheitstechnisch bedeutsamen Fragen zur Abschätzung des radioaktiven Quellterms und der Bereitstellung von Daten für die Weiterentwicklung von Rechenmodellen, insbesondere von COCOSYS. Vorbereitung und Durchführung von folgenden Versuchen: Atmosphärische Strömung und Transport von Graphitstaub in Mehrraum-Geometrie; Freisetzung von molekularem Iod aus einem siedenden Wasserstrahl; Anlagerung von molekularem Iod an Aerosolpartikeln; Wasserstoff-Deflagration unter Einwirkung eines Sprühsystems; Anlaufverhalten eines passiven Rekombinators bei niedriger Sauerstoff-Konzentration.
Das Projekt "WTZ mit Ungarn - Athlet-Verifikation und Einsatz fuer Stoerfallanalysen des WWER-440" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Im Rahmen der wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit der Bundesrepublik Deutschland (BMFT) mit Ungarn (OMFB) soll auf dem Gebiet der Thermohydraulik von WWER-Kernreaktoren ein Vorhaben bearbeitet werden, dessen generelles Ziel es ist, durch die Adaption, Ueberpruefung und Anwendung geeigneter Berechnungsmethoden sowie durch die Einarbeitung ungarischer Anwender einen Beitrag zur Verbesserung von Analysemethoden und Stoerfallanalysen fuer WWER-Reaktoren zu leisten.
Das Projekt "Schwerpunkte: Profile, Speicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis Innovation gGmbH, Solites - Forschungsinstitut für solare und zukunftsfähige thermische Energiesysteme durchgeführt. Im Zuge der Energiewende haben sich durch veränderte politische Randbedingungen die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen für die Fernwärme signifikant geändert. Expertenprognosen zeigen, dass der Fernwärme im Rahmen der 'Wärme-Energiewende' insbesondere im urbanen, zunehmend aber auch im ländlichen Raum eine wichtige Aufgabe zukommt. Zukunftsorientierte Energieversorgungsunternehmen möchten sich dieser Aufgabe stellen, wobei derzeit für die Planung und Bewertung möglicher volatiler, dezentral erzeugter Anteile in der Fernwärme aus z. B. Solarthermie, Wärme aus BHKW und Power-to-heat lediglich erste Planungswerkzeuge existieren. Das Vorhaben stellt sich deshalb als wesentliches Ziel die Schaffung von Werkzeugen, die die Veränderung der Thermohydraulik der Fernwärmenetze sowie der Wirkungen auf die Komponenten (Umwälzpumpen, Druckhaltung, Rohrleitungen) und die Effekte verschiedener Speicherstandorte realitätsnah abbildet. Dazu sind z. B. folgende Arbeitspunkte erforderlich: Erstellen von Verbraucher- und Erzeugermodellen, die z.B. eine Abhängigkeit von der solaren Strahlung und Zeiten wärmetechnischer Über- und Unterversorgung möglichst realitätsnah berücksichtigen. Erweiterung der Fernwärmenetz-Simulation zur Abbildung der Netzveränderungen aufgrund unterschiedlicher Erzeuger- und Einbindeszenarien. Erstellen von Bereitstellungsprofilen der Solarthermie und anderer Wärmeerzeuger in Abhängigkeit von der Art der Kopplung Abnehmer - Speicher - Fernwärmenetz. Wirkungen auf die primärenergetisch und wirtschaftlich sinnvolle Betriebsführung der Fernwärmesysteme inkl. Untersuchung von Betriebsführungskonzepten unter besonderer Berücksichtigung von Speichern, die dezentral oder teilzentral in das Fernwärmesystem eingebunden werden.
Das Projekt "Externe Validierung und Analyse des Integralcodes ASTEC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Ingenieurwissenschaften, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl Energiesysteme und Energiewirtschaft durchgeführt. Ziel ist die Modellanalyse und Bewertung des Integralcodes ASTEC durch vertiefte externe Validierung anhand ausgewählter Experimente sowie einen Vergleich mit den jeweiligen Simulationsergebnissen der Codes COCOSYS bzw. ATHLET-CD. Die Aufarbeitung der Experimente und Messwerte ist bereits erfolgt. Die Simulationsrechnungen im In-Vessel-Bereich behandeln Phänomene zum Boil-off, Quenchen und zur B4C-Oxidation, die im Ex-Vessel-Bereich zur Thermohydraulik, Aerosolabbau, H2-Verteilung und -Deflagration, Sprühen sowie zum SWR-Blow-Down. Auf Basis der Modellanalyse und übergeordneten Bewertung des Programms erfolgt die Beurteilung des spezifischen Entwicklungspotentials. Durch die Verbreiterung der ASTEC-Validierungsmatrix ergibt sich infolge neuer Erkenntnisse eine Stützung des Qualitätsnachweises, wobei u. a. auch Anforderungen externer Nutzer hinsichtlich der Handhabung aufgezeigt werden. Durch die kontinuierliche Dokumentation der Ergebnisse stehen diese den Code-Entwicklern und -Anwendern umgehend zur Verfügung.
Das Projekt "Hydraulische und mechanische Analyse eines 1:1 - Modells des FRM-Reaktorkerns" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XIII für Maschinenbau, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Nukleare und Neue Energiesysteme durchgeführt. Der neue Forschungsreaktor Muenchen II (FRM-II) enthaelt einen Kompaktkern, welcher einen hohen Neutronenfluss bei geringer Reaktorleistung ermoeglicht. Das Brennelement ist dabei aus zwei konzentrischen Rohren aufgebaut, zwischen denen 113 evolventenfoermig gebogene Brennstoffplatten rotationssymmetrisch angeordnet sind. Am Lehrstuhl fuer Nukleare und Neue Energiesysteme der Ruhr-Universitaet Bochum wurde ein Versuchsstand errichtet, der die zentralen Bereiche des Primaerkuehlkreislaufs des FRM-II im Massstab 1:1 nachbildet. Zur Erprobung des Brennelements wurden das Schwingungsverhalten und der Stroemungswiderstand des Brennelements untersucht. Ebenso wurden An- und Abfahrvorgaenge der Primaerpumpen simuliert sowie das Stroemungsprofil am Brennelementaustritt und die Stroemungsaufteilung im Bereich des Brennelements analysiert. Ein Dauerbelastungstest ueber 60 Tage (entsprechend 1,2 Betriebszyklen) ergaenzte das Pruefprogramm. Die Ergebnisse der Untersuchungen bestaetigen die hydraulische Auslegung des FRM-II-Brennelements und weisen die Kuehlbarkeit des Kerns auch bei teilweise blockiertem Brennelementsieb sowie die Langzeitintegritaet des Brennelements nach.
Das Projekt "Numerische Simulation der Zweiphasenströmung in horizontalen Rohren im Schwallströmungsregime unter besonderer Berücksichtigung des Entrainment" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Energietechnik, Lehrstuhl für Thermodynamik durchgeführt. Ausbildung eines Doktoranden/einer Doktorandin auf dem Gebiet der Thermohydraulik von Kernkraftwerken im Rahmen des KEK-Programms. Entwicklung eines CFD-Verfahrens auf der Basis von Open Source Software, mit dem Ziel eine quantitativ richtige Vorhersage über den Übergang einer Schichtströmung zum Plug-Flow (Pfropfenströmung) zu treffen. Nachfolgende Analyse der erreichten Modellierungsqualität in Bezug auf den Stand der Technik der Modellierung von Plug-Flows anhand von Vergleichsrechnungen. Erweiterung des CFD Verfahren auf die Modellierung des Entrainments von Gas bzw. Dampf, wie es für Slug-Flows (Schwallströmung) charakteristisch ist. Dies ist der wissenschaftliche Kern der Promotionsarbeit. Zum Schluss soll die in beiden Stufen erreichte absolute Modellierungsqualität im Sinne einer Code-Validierung anhand eines Vergleichs der Berechnungsergebnisse mit experimentellen Daten (Wellenstruktur, instationäre Geschwindigkeitsfelder in der flüssigen Phase, Gasgehalt in den Zonen mit Entrainment von Gas bzw. Dampf) quantitativ ermittelt werden. Dabei wird größtenteils auf bereits vorhandene Daten zugegriffen. Zusammenstellung und Ergänzung der Validierungsdaten zu Plug- und Slug-Flows. Vergleichende Berechnung von Plug-Flows mit einem kommerziell erhältlichen Code und mit Open-Source Software. Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Daten zu Validierung. Implementierung von Modellen zur Beschreibung des Entrainment von Gas in die Flüssigkeit in die Open-Source Software.
Das Projekt "Vertiefte Validierung ATHLET und ATHLET-CD" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des angebotenen Vorhabens ist die Erhöhung des Validierungsstandes des Programmsystems ATHLET/ATHLET-CD durch Überprüfung der weiterentwickelten und ertüchtigten Modelle anhand geeigneter Einzeleffekt- und Integraltests sowie Reaktoranwendungen. Durch die Analyse und Bewertung der erzielten Ergebnisse kann der Gültigkeitsbereich einzelner Modelle sowie deren Zusammenwirken für ein breites Spektrum von Betriebszuständen, Transienten, Störfällen und auslegungsüberschreitenden Ereignissen bestimmt und ggf. erweitert werden. Auf Basis des aktuellen Standes der Entwicklungsarbeiten, aktueller Fragestellungen aus Versuchsprogrammen und der ATHLET- und ATHLET-CD-Validierungsmatrizen, die sich an den von internationalen Expertengruppen der OECD erarbeiteten CSNI-Validierungsmatrizen anlehnen, werden die Versuche ausgewählt, die für die Validierungsanalysen herangezogen werden. Durch diese Auswahl ist eine zielgerichtete Überprüfung und Absicherung des Programmsystems gewährleistet, wodurch Modellschwächen identifiziert und Lösungsansätze für Programmverbesserungen erarbeitet werden können. Neben der internen Validierung soll das Vorhaben die Mitarbeit in versuchsbegleitenden Arbeitsgruppen und in internationalen Gremien wie auch die Koordination der externen Validierung durch Institutionen außerhalb der GRS umfassen. Hierdurch fließen aktuelle Entwicklungen wie auch Anwendererfahrungen in die Absicherung und Erhöhung des Validierungsstandes von ATHLET/ATHLET-CD ein. Simulationen mit ATHLET: - Thermohydraulik LWR - Mehrdimensionale Strömungen - Neue Medien - ATHLET für Fusion Simulationen mit ATHLET-CD: - Kernzerstörungsphase - Unteres Plenum - Anlagenrechnungen Querschnittsaufgaben und Dokumentation.
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