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 "Untersuchung der Kritikalität von Schüttbettkonfigurationen bei schweren Unfällen von Leichtwasserreaktoren - KEK" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Kernenergetik und Energiesysteme durchgeführt. Die wissenschaftliche Zielsetzung des Projektes 'Untersuchung der Kritikalität von Schüttbettkonfigurationen bei schweren Unfällen von Leichtwasserreaktoren' besteht in der Ermittlung der (Re-)Kritikalität von Schüttungen auf Reaktorskala bis hin zur Ableitung möglicher Auswirkungen auf den Spätphasenquellterm. Der am IKE entwickelte Code COCOMO-3D soll dazu mit dem Neutronikcode MCNP gekoppelt werden. Mit diesem gekoppelten System sollen vor allem Haupteinflussparameter auf die Kritikalität von Ex-Vessel Schüttbetten ermittelt und die mit ihnen verbundenen Unsicherheiten mit dem GRS-Code SUSA analysiert und bewertet werden. Ziel ist es abzuleiten, unter welchen Grundbedingungen kritische Konfigurationen entstehen können, wenn die Steuerstäbe abgeschmolzen sind und eine ausreichende Borierung des Kühlwassers nicht gewährleistet werden kann. Das dreijährige Projekt ist in vier Arbeitspunkte (AP) untergliedert. Der erste AP beinhaltet die Entwicklungen von Schnittstellen, die Codekopplung und die Verifikation anhand von einfachen Beispielen. Die Codekopplung zwischen MCNP und COCOMO-3D wird extern vorgenommen. Scripte werden geschrieben, die die relevanten Daten aus COCOMO auslesen und für MCNP vorbereiten. Gleiches geschieht umgekehrt. Die Ein- und Ausgabedaten für SUSA werden bereitgestellt. Im AP2 erfolgt die Simulation für ein unendlich ausgedehntes Schüttbett. Aus diesen Daten wird eine Kritikalitätsausschlusskarte erstellt, die die weiter zu untersuchenden relevanten Parameter eingrenzt. Zu diesen Parametern zählen beispielsweise Borgehalt, Porosität der Schüttung, mittlere Partikelgröße, etc. Im AP3 wird eine gekoppelte Neutronik-Thermohydraulikrechnungen mit den Codes COCOMO3D und MCNP durchgeführt auf Reaktorskala. Falls Daten über die Schüttbetten in den havarierten Kernen in Fukushima vorliegen, soll eine Simulation eines der dortigen Schüttbetten erfolgen. Im AP4 erfolgt die Dokumentation der Ergebnisse.
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.
Das Projekt "Schwerpunkte: Profile, Speicher" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von 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 "Weiterentwicklung von Methoden zur interaktiven Modellierung und zur Visualisierung in ATLAS-GRAMOVIS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht darin, für Simulationsprogramme der Reaktorsicherheit eine entsprechend dem Stand der Computertechnik zeitgemäße Plattform für die Erstellung der Eingabedaten für die Modelle und für die Ergebnisauswertung weiter zu entwickeln. Die neue Plattform basiert auf bestehenden Entwicklungen, dem Analysewerkzeug ATLAS, der ATHLET Input Graphik (AIG) und den Methoden zur grafischen Modellierung und Visualisierung GRAMOVIS. Es wird angestrebt, die Erstellung der Eingabedaten für alle Teilmodelle von ATHLET mit interaktiven Methoden zu unterstützen. Dazu soll der Prototyp des 'ATHLET Thermohydraulic Modeler' (ATM), erweitert werden, insbesondere im Hinblick auf die Unterstützung der Diskretisierung und der geometrischen Darstellung der Thermohydraulikobjekte. Neu implementiert wird die Dateneingabe für Wärmeleitobjekte und Sondermodelle. Zusätzlich ist geplant, die Anpassung von Modelldaten durch die Verwendung von Parametern und die Bereitstellung Makrokomponenten, wie beispielsweise generische RDB oder Dampferzeuger, zu erleichtern. Für ATLAS und AIG ist ein umfangreiches Reengineering der Software vorgesehen. Wesentliche Schwerpunkte sind dabei die Modularisierung und strukturelle Verbesserung (Refactoring), die Erstellung einer Programmdokumentation, eine neue Bibliothek für die Bedienoberfläche (GUI), die Verbesserung der Bedienung, die Standardisierung des ATLAS Bildformats und ein neues Modul für die Erstellung von X/Y-Diagrammen.
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 "Teilprojekt A: Experimentelle und theoretische Untersuchung der Nachwärmeabfuhr von Brennelementen in ausdampfenden Nasslagern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Energietechnik, Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik durchgeführt. Das Projekt soll gesicherte Kenntnisse über die Wärmetransportprozesse für den Fall eines langsam ausdampfenden bzw. vollständig ausgedampften Brennelement-Lagerbeckens sowohl innerhalb der Brennstabbündel von Brennelementen (BE) als auch in den Zwischenräumen zwischen den BE liefern, um damit die Entwicklung der axialen und radialen Stabtemperaturprofile bei unterschiedlichen Störfallszenarien prognostizieren zu können. Dafür soll ein Integralexperiment aufgebaut werden, welches die thermohydraulischen Vorgänge in einem repräsentativen Ausschnitt des BE-Lagerbeckens ganzheitlich umfasst. Aufbauend auf den Experimenten soll ein Lagerbecken-Modul für den Thermohydraulikcode ATHLET entwickelt werden. Anhand der Erfahrungen von WKET Aufbau eines Integralexperiments, welches die originalen Randbedingungen eines BE in axialer und radialer Richtung in einer 1:1-Skalierung abbildet. Somit ist von ca. 140 Heizstäben mit einer beheizten Länge von etwa 3,8m auszugehen. Mit ca. 200 Thermoelementen wird eine dichte Instrumentierung zur Bestimmung des Temperaturfeldes und Quantifizierung der Wärmeverluste erreicht. Der radiale Energieverlust ist durch Zusatzheizungen sowie Wärmeisolierung inklusive Strahlungsschirm weitgehend zu begrenzen. Die experimentellen Daten bilden die Grundlage für Modellentwicklung und Simulationen bei den Projektpartnern und die eigene Entwicklung und Validierung des ATHLET-Moduls zur Simulation des BE-Lagerbeckens.
Das Projekt "Weiterentwicklung der Analysemethoden zur Berechnung von Leckraten in Strukturen aus vorgespanntem Stahlbeton unter Berücksichtigung der Fluid-Struktur-Wechselwirkung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist, die Kette der Analysemethoden zur Bewertung der Integrität und Dichtheit von Sicherheitsbehälterstrukturen aus vorgespanntem Stahlbeton mit bzw. ohne Liner bei unterstellten auslegungsüberschreitenden Störfallbelastungen weiterzuentwickeln. Schwerpunkte der Weiterentwicklung in der strukturmechanischen Analyse liegen auf der verbesserten Beschreibung des Verbunds zwischen Beton und der eingebetteten Bewehrung sowie der durch Spannkabel induzierten Vorspannung. Darauf aufbauend soll zur Berücksichtigung von Phänomenen infolge Fluid-Struktur-Wechselwirkung die strukturmechanische Analysemethodik mit einer geeigneten thermohydraulischen Analysemethodik zur quantitativen Beschreibung des Ausströmvorgangs durch rissartige Lecks gekoppelt werden. Die Analysemethoden sollen im Rahmen von Berechnungen zu ausgewählten klein- und großskaligen Experimenten validiert werden. Insgesamt soll damit die Aussagegenauigkeit der Methodik zur Bestimmung der Leckrate in Spannbetonstrukturen bei Integritätsverlust verbessert werden. Zur Erfüllung der Zielsetzung sind die folgenden Arbeitspakete vorgesehen. AP 1: Strukturmechanisches Verhalten einer Sicherheitsbehälterstruktur aus Spannbeton unter Unfallbedingungen. AP 2: Fluiddynamische Simulation der Ausströmung aus rissartigen Lecks. AP 3: Gekoppelte strukturmechanische und thermohydraulische Simulation der Ausströmung aus rissartigen Lecks. AP 4: Teilnahme an internationalen Vergleichsrechnungen zur Containmentintegrität und Ausströmung aus rissartigen Lecks. AP 5: Projektmanagement, Ergebnisdokumentation.
Das Projekt "WTZ Russland - Transientenanalysen für schnelle Reaktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Weiterentwicklung des ursprünglich für die Transientenanalyse in Leichtwasserreaktoren (LWR) entwickelten Reaktorphysikcodes DYN3D. Der Code dient zur dreidimensionalen, nodalen Berechnung der stationären und transienten Leistungsverteilung im Reaktorkern unter Berücksichtigung der Koppelung der neutronenphysikalischen und der thermohydraulischen Vorgänge. 2. Arbeitsplanung: Die Weiterentwicklung des Codes umfasst die Modellierung der, durch die Ausdehnung von Strukturen bedingten, Rückwirkungseffekte, die in schnellen Reaktoren - im Gegensatz zu LWR - einen wichtigen Beitrag zum inhärenten Sicherheitsverhalten leisten. Um die Anwendbarkeit des Codes sicherzustellen, muss des Weiteren die Bereitstellung von homogenisierten Wirkungsquerschnitten auf Brennelementbasis speziell für schnelle Reaktorsysteme gewährleistet sein. Hierzu gilt es einen entsprechenden Code auszuwählen, für schnelle Reaktoren zu validieren und die notwendigen Anwendungsprozeduren zu entwickeln. Zur Absicherung der neu entwickelten Teile des Codes werden Validierungsrechnungen für das stationäre und das transiente Verhalten des Reaktorkerns der BFS Anlage (Nullleistungsreaktor mit schnellem Neutronenspektrum am IPPE Oninsk) durchgeführt. Nach der Validierung sind Untersuchungen zur Beurteilung des Einsatzes von fein verteiltem moderierendem Material zur Verstärkung der Rückwirkungseffekte zur Verbesserung der Sicherheit von schnellen Reaktoren als letzter Baustein des Projektes vorgesehen.
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.
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| Bund | 37 |
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| offen | 37 |
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| Deutsch | 37 |
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| Keine | 23 |
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| Boden | 8 |
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| Mensch & Umwelt | 37 |
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| Weitere | 37 |