Spezialisierungsfach Simulation kerntechn. Anlagen

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1 Spezialisierungsfach Simulation kerntechn. Anlagen A. Trometer, E. Laurien, J. Starflinger Author: Thomas Springer Institut für Kernenergetik und Energiesysteme Pfaffenwaldring Stuttgart

2 Ausstieg was soll ich in der Kerntechnik? Wir benötigen noch für mindestens eine Generation (30 Jahre) Ingenieurinnen und Ingenieure aus der Kerntechnik oder verwandten Studiengängen! Dieser Bedarf wird kaum von deutschen Hochschulen gedeckt: ca Studenten insgesamt (in allen Semestern in allen Universitäten, Hochschulen, Duale Hochschulen) ca. 160 Doktoranden Anforderungen an Absolventen ändern sich: vermehrt Tätigkeit im Ausland (Anstellung in D) sehr hohe fachliche Qualifikation hohe Flexibilität Teamfähigkeit und Umgang mit verschiedenen Kulturen Quellen: Ausstieg_aus_der_Kernenergie.pdf A. Hurtado, Kerntechnische Ausbildung an deutschen Universitäten, Hochschulen und Fachhochschulen, JAHRESTAGUNG KERNTECHNIK, Mai 2011, Berlin Beherrschung mehrerer Sprachen (neben Muttersprache und Englisch!) 2

3 Ausstieg was soll ich in der Kerntechnik? Viele Deutsche Firmen stellen sich international auf oder sind das seit Jahren schon! Hersteller suchen Kerntechniker für Auslandsprojekte (z.b. AREVA, Westinghouse, Toshiba, General Electric, ) Gutachter und TÜV suchen Kerntechniker (für ausländische Anlagen oder für den Rückbau in Deutschland) Nationale und Internationale Behörden / Organisationen: Umwelt- und Wirtschaftsministerien von Bund und Ländern IAEA (Sitz: Wien), OECD/NEA (Sitz: Paris), Derzeit: Beschäftigungsrückgang bei Betreibern und Organisationen, die am Betrieb von Reaktoren in Deutschland beteiligt sind. 3

4 Und wo finde ich dann einen Job? Kernkraftwerke (Betrieb, Wartung, Nachrüstung), Stilllegung und Rückbau Neubauten im Ausland (Polen, Finnland, Schweden, Niederlande, UK) Nukleare Sicherheitstechnik Begutachtung bestehender Anlagen Forschung an verbesserten Sicherheitskonzepten Ausbreitung radioaktiver Stoffe Radioaktiver Abfall Behandlung und Charakterisierung Betrieb von Zwischenlagern Erforschung und Erkundung von Endlagern (Sanierung des Forschungsbergwerks Asse) Andere Anwendungsbereiche Strahlenschutz und Strahlenmesstechnik Nuklearmedizin: Strahlentherapie, Markerstoffe für CT und PET 4

5 Warum wollen wir euch? Umgang mit (rück-) gekoppelten Systemen Beherrschung partieller Differentialgleichungen und Programmanwendungen Bewältigung komplexer Fragestellungen Technische Kybernetiker Sinn für Realität und Anwendungsbezug 5

6 Spezialisierungsfach SimKTA (M.Sc.) Module mit 6 LP Nr. Name Dozent Turnus Kerntechnische Anlagen zur Energieerzeugung Starflinger SS + WS Simulation kerntechnischer Anlagen (Anlagendynamik) Buck / Trometer SS + WS Reaktorphysik und sicherheit Starflinger / Buck SS + WS Methoden der numerischen Strömungssimulation Laurien WS Anmerkungen: Sowohl das kleine, als auch das große Spezialisierungsfach kann aus diesem Veranstaltungskatalog zusammengestellt werden. 6

7 Spezialisierungsfach SimKTA (M.Sc.) Module mit 3 LP Nr. Name Dozent Turnus Fluid Dynamik der Atmosphäre Laurien WS Angewandte Strömungsmesstechnik und Versuchstechnik Laurien / Kulenovic SS Anmerkungen: Bitte das Modul Kerntechnische Anlagen zur Energieerzeugung zuerst belegen, da die Grundlagen in den anderen Veranstaltungen nicht wiederholt werden. Grundkenntnisse in Thermodynamik und Strömungslehre sind sinnvoll. 7

8 Kerntechnische Anlagen zur Energieerzeugung Kernreaktoren in Deutschland und weltweit Physikalische Grundlagen der Kerntechnik Druck- und Siedewasserreaktoren Kontrollstäbe Beispiel: RBMK-Reaktor Strahlungsabschirmung Dampfabscheider Dampf Reaktorsicherheit Fortschrittliche Reaktorkonzepte Brennstoffkreislauf Author: SoftwareHippie, Felix König Moderator (Graphit) Brennstäbe Pumpe Wasser 8

9 Author: ChNPP Simulation kerntechnischer Anlagen Reaktordruckbehälter ATHLET-Repräsentation eines RDB Modellierung thermohydraulischer Netzwerke Numerische Lösungsmethoden Systemcodes für die kerntechnische Anlagensimulation Simulation von Transienten und Störfallszenarien mit ATHLET IKE, A. Trometer Praktische Übungen mit ATHLET und ATLAS 9

10 Reaktorphysik und sicherheit (6 LP) FOREVER-Experimente, KTH Grundzüge der Reaktorsicherheit: Sicherheitsprinzipen Barrienenprinzip Defense-in-Depth Sicherheitssystem von DWR und SWR inkl. passiver Wirkmechanismen Ablauf und physikalische Phänomene bei schweren Störfällen mit Kernschmelzen Sicherheitsanalysen: Probabilistische Sicherheitsanalysen Deterministische Sicherheitsanalysen Risiko KATS-Experimente, KIT Beispiel: Schmelzeaustritt aus einem RDB und Ausbreitung in einem Core Catcher 10

11 Methoden der numerischen Strömungssimulation Simulation eindimensionaler kompressibler Strömungen Dreidimensionale Grundgleichungen der Strömungsmechanik Grundlagen der Diskretisierung Netzgenerierung Finite-Differenzen Methoden Finite-Volumen Methoden Beispiel: Strömungsablösung bei zunehmender Rohrkrümmung 11

12 Angewandte Strömungsmesstechnik und Versuchstechnik Strömungsgeschwindigkeitsmessung mit optischen Verfahren: Particle Image Velocimetry (PIV) Laser-Doppler Anemometrie (LDA) Temperaturmesstechnik invasiv/nicht-invasiv: Thermoelemente, Widerstandsthermometer LED-induzierte Fluoreszenz (LED-IF) Visualisierung mit bildgebenden Verfahren: Hochgeschwindigkeitsvideotechnik (Digitale Bildverarbeitung) Ultraschnelle Röntgentomografie Beispiel: Temperaturschichtung einer Strömung 12

13 Modifiziert aus Quelle: 13