Reaktorsicherheit

Kurz und bündig

Im Topic „Reaktorsicherheit“ entwickeln Jülicher Forschende in Zusammenarbeit mit Expert:innen des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf und des Karlsruher Instituts für Technologie Hintergrundwissen und Rechenprogramme, die erforderlich sind, um die Sicherheit von Kernreaktoren zu erhöhen. Ihre Expertise reicht von der Einschätzung schwerer Unfälle und verbesserter Sicherheitsstrategien in kerntechnischen Anlagen bis zur Bewertung neuer Reaktordesigns, wie kleinen modularen oder gasgekühlten Reaktorkonzepten.

Herausforderungen

Weltweit entstehen neue Kernkraftwerke, und auch europäische Nachbarn wie Frankreich, die Niederlande oder Belgien setzen weiterhin auf Kernenergie. Es ist daher von hohem Interesse, die Sicherheitsstandards solcher Reaktoren durch eigene Forschung mitzugestalten. Zentrale Fragen sind: Wie lassen sich Störfallverläufe genauer vorhersagen? Wie zuverlässig funktionieren Sicherheitseinrichtungen auch unter extremen Bedingungen – zum Beispiel die Neutralisation von Wasserstoff oder Filteranlagen – die die Integrität der äußeren Betonhülle des Sicherheitsbehälters zum Schutz der Bevölkerung sicherstellen sollen? Und wie lässt sich das Unfallmanagement verbessern?

Lösungen

Die Forschungsarbeiten der letzten Jahrzehnte wie auch der Reaktorunfall in Fukushima Daiichi zeigen, wie wichtig es ist, Transport- und Mischungsphänomene innerhalb des Sicherheitsbehälters eines Kernkraftwerks und der angeschlossenen Gebäude zu verstehen. Kenntnisse über die räumliche Verteilung von Gasen und Aerosolen – luftgetragenen Stoffen, die Radioaktivität transportieren – unter den atmosphärischen Bedingungen eines Unfalls bilden die Grundlage für verbesserte Sicherheitssysteme und ein optimiertes Notfallmanagement. Sie liefern relevante Informationen für nachfolgende Analysen von möglichen Wasserstoffexplosionen und dem potentiellen Entweichen radioaktiver Stoffe.

Die Jülicher Arbeiten konzentrieren sich dabei auf vier Themen. Erstens: die Kondensation von Wasserdampf an der inneren Wand der Betonkuppel, welche die Wärme-, Gemisch- und Strömungsverhältnisse im Sicherheitsbehälter verändert. Zweitens: die Verteilung von radioaktiven Aerosolen und Partikeln bei Bränden oder einer Kernschmelze. Drittens: Bedingungen und Prozesse, welche das Betriebsverhalten der Sicherheitssysteme zur Neutralisierung von Wasserstoff – sogenannte Rekombinatoren – beeinträchtigen können. Und viertens: die Simulation und Analyse der Thermo-Fluiddynamik im Sicherheitsbehälter eines havarierten Kernkraftwerks.

Hierzu verfügt das Forschungszentrum Jülich über einzigartige und groß angelegte experimentelle Testanlagen zur Erzeugung von Versuchsdaten, die die Entwicklung von Computer-gestützten Methoden und Werkzeugen ermöglichen. Mit Hilfe der enormen Rechenkapazitäten der lokalen Supercomputer tragen diese hochmodernen Modelle dazu bei, aktuelle Forschungsfragen zum sicheren Betrieb europäischer Kernkraftwerke und neuer Reaktorkonzepte zu beantworten.

Im Rahmen internationaler Projekte und Netzwerke unterstützt die Jülicher Forschung die Weiterentwicklung energieunabhängiger Systeme zur Kontrolle von Wasserstoffgas, passiver Kühl- und Sicherheitssysteme sowie Strategien, um radioaktive Partikel in Wasservorlagen zurückzuhalten.

Dabei sind die Jülicher Forschenden im engen Austausch mit nationalen und internationalen Institutionen für Reaktorsicherheit. Ihr Wissen fließt darüber hinaus in internationale Studentenprojekte mit ein. So werden aktuelle Ergebnisse der nuklearen Sicherheitsforschung an die kommende Generation von Strahlenschützer:innen und Reaktorentwickler:innen weiter gegeben.

Kontakt

Jülicher Ansprechpersonen

Dr. Ernst-Arndt Reinecke

• Institute of Energy Technologies (IET)
• Elektrochemische Verfahrenstechnik (IET-4)

Gebäude 14.14 /
Raum 3019

+49 2461/61-5530

E-Mail

Prof. Dirk Bosbach

• Institute of Fusion Energy and Nuclear Waste Management (IFN)
• Nukleare Entsorgung (IFN-2)

Gebäude 05.3 /
Raum R 290

+49 2461/61-5869

E-Mail