Simulationscodes nukleare Sicherheit

Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit der GRS konzentriert sich im Wesentlichen auf die Tätigkeitsgebiete Kernverhalten, Kernschmelzvorgänge, Transienten und Leckereignisse im Kühlkreislauf, Stör- und Unfallverhalten, Sicherheitseinschluss und strukturmechanisches Verhalten von Komponenten. Die Entwicklung von Methoden ist dabei eine wichtige Aufgabe. Ein Schwerpunkt ist hier die Entwicklung und Validierung von Simulationsprogrammen, die sich mit der Sicherheit von Reaktoren beschäftigen.

Nicht nur die GRS wendet diese Methoden in ihren Stellungnahmen, Gutachten und Analysen zur Wahrscheinlichkeit von Ausfällen an. Mehr als 50 Organisationen in Deutschland (z. B. der TÜV) und im Ausland profitieren von diesen Entwicklungen und greifen auf GRS-Programme zurück. Exemplarisch sind hier die wesentlichen deterministischen und probabilistischen Programme der GRS aufgeführt, mit denen sich Stör- und Unfälle, aber auch Alterungs- und Detailphänomene simulieren lassen.

Hauptauftraggeber der GRS im Bereich der Reaktorsicherheitsforschung ist das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. Auf der Basis der Ergebnisse aus Forschung und Entwicklung werden die jeweiligen anwendungsorientierten Arbeiten in die interdisziplinären Analysen zur wissenschaftlichen Fachberatung der Bundesaufsicht einbezogen.

Simulationsprogramme zur Strukturmechanik

Simulationsprogramme zur Strukturmechanik befassen sich mit der Sicherheit und Lebensdauer von Komponenten in Kernkraftwerken, zum Beispiel mit Containment-Strukturen, Rohrleitungen, Behältern und Brennstab-Hüllrohren. GRS-Programme zur Strukturmechanik sind WinLeck, PROST und TESPA-ROD.

Simulationsprogramme zur Thermohydraulik und zum Ablauf schwerer Störfälle

Die GRS entwickelt Rechencodes, die das Brennstab- und Kernverhalten und den Ablauf schwerer Störfälle simulieren, unter anderem zählen hierzu COCOSYS, ATHLET und ATHLET-CD. Die drei Simulationscodes bilden zusammen das GRS-Programmpaket AC2. Zusätzlich umfasst AC2 das Visualisierungswerkzeug ATLAS sowie die optionale Schnittstelle Numerical Toolkit (NuT) zu externen numerischen Bibliotheken.

Simulationsprogramme zur Reaktorphysik

Simulationsprogramme der GRS, die sich mit Phänomenen rund um das Thema Kernspaltung beschäftigen, sind QUABOX-CUBBOX, TORT-TD, KMACS und KENOREST.

Simulationsprogramme zur Unsicherheitsanalyse

Programme zur Analyse der Aussagensicherheit von Rechenprogramm-Ergebnissen (z.B. SUSA) untersuchen und bewerten unsichere Größen – Parameter, Modellannahmen, Algorithmen – in diesen Rechenprogrammen, um die Auswirkung ungenauer Eingabewerte in Rechenprogrammen zu quantifizieren.

Analysesimulator ATLAS

Der Analysesimulator ATLAS ist eine Simulationsumgebung, die zur Visualisierung von Daten und zur interaktiven Steuerung dynamischer Prozesse in Kernkraftwerken genutzt wird. Eingesetzt wird ATLAS deshalb z. B. für die Aus- und Weiterbildung von Personal aus Kernkraftwerken.

AnTeS – Analyse- und Testsystem für digitale Leittechnik

Die GRS betreibt mit AnTeS eine Plattform zum Analysieren und Testen digitaler Leittechniksysteme, wie sie beispielsweise in Kernkraftwerken und Forschungsreaktoren eingesetzt werden. Forschende können innerhalb von AnTeS virtuelle und reale Systeme miteinander kombinieren, um digitale Leittechniksysteme zu untersuchen und Methoden zu deren Bewertung zu entwickeln.

Analysewerkzeug zur Quelltermprognose FaSTPro

Das Analysewerkzeug FaSTPro (Fast Source Term Prognosis) ermöglicht eine Prognose möglicher radioaktiver Freisetzungen bei potenziellen Unfällen in Kernkraftwerken. Dabei wird zur Berechnung der zugehörigen Freisetzungswahrscheinlichkeiten die kommerzielle Software Netica ™ der Firma Norsys genutzt.

Übersichtsgrafik zu den Simulationscodes der GRS aus dem Gebiet der Reaktorsicherheit