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Schnelle Berechnung realer Stoffeigenschaften

Allgemeine Informationen

Projektnummer 61005207
Projekttitel laut Förderbescheid Schnelle Berechnung realer Stoffeigenschaften im Programmsystem AC2 nach den neuesten Standards der IAPWS
Akronym SBRS-AC2
Projektlaufzeit 01.09.2017 - 31.08.2020
Forschungsschwerpunkt Energie und Umwelt
Projektkategorie Forschung
Zuordnung
Kompetenzfeld Energie und Umwelt
Grundeinheit Institut für Prozesstechnik, Prozessautomatisierung und Messtechnik

Inhaltliche Projektbeschreibung

Der Berechnung der Stoffwerte von Wasser und Wasserdampf kommt im Programmsystem AC² zur Reaktorsicherheitsbewertung der GRS, beispielsweise im Thermohydraulik-Code ATHLET, eine fundamentale Bedeutung zu. Die dafür eingesetzten Stoffwertfunktionen müssen sehr genau sein, da auch kleinere Abweichungen zu erheblichen Fehlern in den Simulationsergebnissen führen können. Zudem müssen die Rechenzeiten dieser Funktionen möglichst gering sein, da sie entscheidend für die Gesamtrechenzeit der Simulation sind. Um in ATHLET geringe Rechenzeiten zu gewährleisten, werden die Stoffwerte aus zuvor tabellierten Werten interpoliert. Das derzeit verwendete Verfahren ist jedoch vor allem in Bereichen mit starker Nichtlinearität der Stoffwerte recht ungenau. Zudem ist der Gültigkeitsbereich auf Drücke von 0,1 bar bis 300 bar beschränkt, was die genaue Simulation von Wärmerohren oder des Druckaufbaus durch Dampfeinströmung in ein Vakuum-Containment unmöglich macht. Um Stoffeigenschaften mit hoher Genauigkeit und geringen Rechenzeiten bestimmen zu können, ist das Spline-Basierte Table Look-Up Verfahren (SBTL) in einem Projekt der International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) entwickelt worden und seit 2015 internationaler Standard. Gesamtziel ist die Weiterentwicklung von ATHLET durch Implementierung der neuen SBTL-Algorithmen. Dadurch soll die Genauigkeit der Simulationsergebnisse im gesamten Anwendungsbereich erhöht werden. Zudem wird die Anwendbarkeit des ATHLET-Codes auf Prozesse mit Drücken unter 0,1 bar erweitert. Die neuen Berechnungsalgorithmen für die Eigenschaften von Wasser und Wasserdampf sollen im gesamten Programmsystem AC2 vorteilhaft einsetzbar sein und die Stoffwert-Berechnung darin vereinheitlichen.
 
Arbeitsplan:
 
AP1: Analyse der Anforderungen an die Stoffwert-Berechnung im Programmsystem AC2/ATHLET
AP2: Entwicklung einer SBTL Stoffwert-Bibliothek Grundlage aktueller IAPWS Standards
AP3: Implementierung in ATHLET
AP4: Validierung des entwickelten ATHLET-Codes anhand der existierenden Validierungsmatrix
AP5: Projektmanagement und Dokumentation

 

Ergebnisverwertung:

Das im Rahmen dieses Vorhabens entwickelte Stoffwert-Berechnungsprogramm wird in ATHLET und später in weitere Software des Programmsystems AC² integriert. Somit wird es direkt an deren Anwender weitergegeben. Zum Anwenderkreis von ATHLET zählen wissenschaftliche und staatliche Institutionen sowie Hersteller und Betreiber kerntechnischer Anlagen. Mit der Verbreitung des durch die Integration der neuen Stoffwert-Berechnungsprogramme weiterentwickelten Simulationsprogramms ATHLET werden die Ergebnisse des Vorhabens für eine Vielzahl von Anwendern direkt nutzbar. Damit unterstützt das beantragte Vorhaben innovative Projekte im Bereich der Kernenergietechnik und die sicherheitstechnische Bewertung neuer Anlagen.

 
 

Kooperationspartner:

-    Gesellschaft für Reaktorsicherheit (GRS), Garching
 

 

Weitere Daten

  • Ansprechpartner

    • Herr Prof. Matthias Kunick (Projektleitung)
    • Frau Ulrike Gocht
    • Frau Jana Hänel
  • Fördermittelgeber

    • BMWi/GRS
    • 1501552 - BMWi/GRS

      • BMWi
  • Finanzierung

    • 245.963,80 €
  • Kooperationen mit externen Partnern

    • Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit gGmbH

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