Die Abteilung Reaktorsicherheit entwickelt wissenschaftliche Methoden für die Beantwortung von Sicherheitsfragen zu Kernkraftwerken, die in Europa betrieben bzw. geplant werden. Neben der Betrachtung derzeit laufende Anlagen (wassergekühlte Druckwasserreaktoren) rücken dabei zunehmend auch sogenannte kleine Modularreaktoren (Small Modular Reactors) in den Fokus, die in den letzten Jahren weltweit an Bedeutung gewinnen und in verschiedenen Neubauvorhaben in europäischen Nachbarländern projektiert werden. Der Ausbau unserer wissenschaftlichen Expertise in Störfallphänomenologie sowie der Entwicklung und Anwendung von Simulationswerkzeugen erfolgt dabei in enger Verzahnung von experimenteller Forschung und Modellentwicklung und ist in internationale Netzwerke und Kooperationen eingebunden.
Inhaltlich fokussieren wir unsere Arbeiten auf Prozesse und Phänomene innerhalb des Sicherheitsbehälters, die maßgeblich für die Auswirkungen eines Reaktorunfalls sind. Im Team Thermofluiddynamik und Systemanalyse entwickeln wir dafür Rechenmethoden, die es uns ermöglichen, den Ablauf eines schweren Störfalls zu simulieren. Wir sind damit z.B. in der Lage zu bewerten, ob die getroffenen Sicherheitsmaßnahmen ausreichend sind. Zur Absicherung der dabei verwendeten Teilmodelle werden im Team Wasserstoff und Aerosolverhalten Experimente durchgeführt, die eine Validierung der entwickelten Modelle ermöglichen. Konkret werden die zum Teil großskaligen Versuchsanlagen dazu verwendet, das Verhalten von Aerosolen, Phänomene der Wandkondensation sowie das Betriebsverhalten katalytischer Rekombinatoren unter bisher noch nicht betrachteten Randbedingungen zu untersuchen.
Die Arbeiten gliedern sich in zwei Teams mit unterschiedlichen Schwerpunkten:
Wasserstoff und Aerosolverhalten
Im Bereich Wasserstoff und Aerosolverhalten werden Vorgänge im Sicherheitsbehälter untersucht, die eine maßgebliche Rolle im Verlauf postulierter schwerer Unfälle in Leichtwasserreaktoren spielen. Während beispielsweise die störfallbedingte Freisetzung von Wasserstoff Explosionen verursachen und damit die Integrität des Sicherheitsbehälters gefährden kann, sind die im Störfall entstehenden Aerosole wesentlicher Träger von Radioaktivität. Daher stehen in unseren großskaligen Versuchsanlagen Experimente zur Wasserstoffrekombination und zum Aerosolverhalten im Mittelpunkt. Anhand der Versuchsdaten erweitern wir das grundlegende Verständnis über die bei Unfällen ablaufenden Vorgänge und entwickeln numerische Modelle für Störfallsimulationen.
Thermofluiddynamik und Systemanalyse
Das Team Thermofluiddynamik und Systemanalyse beschäftigt sich mit der Simulation von dreidimensionalen Strömungs- und Transportprozessen. Im kerntechnischen Bereich werden insbesondere die Thermohydraulik und Wasserstoffverteilung im Sicherheitseinschluss sowie die Wirksamkeit passiver Sicherheitssysteme mit dem Ziel untersucht, belastbarere Aussagen zum Ablauf sowie zu den Folgen eines Störfalls treffen zu können. Schwerpunkte für die Modellentwicklung liegen hierbei auf den physikalischen Phänomenen „Auftriebsströmungen“, „Wandkondensation“ sowie der Abbildung des Betriebsverhaltens katalytischer Rekombinatoren. Die Simulationsmodelle sind als quelloffenes Add-on zu OpenFOAM® zugänglich.
Kontakt
- Institute of Fusion Energy and Nuclear Waste Management (IFN)
- Nukleare Entsorgung (IFN-2)
