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In order to improve the operational surveillance of a VVER-1000 unit of the Ukrainian nuclear power plant Zaporosh´ye a technical monitoring system has been specified. The system will enable the state regulatory and supervisory bodies to survey the unit operation independently of operators to assess its safety status, and to impose appropriate conditions. Due to its up-to-date configuration the system provides early indication of any operational incident and emission of radioactive materials connected. Based on the system an immediate warning in mergency situations is possible as well as an effective emergency management. For this purpose 49 different operational parameters of the unit, 18 radiological parameters of the unit and the plant site and 6 meteorological parameters are monitored. The monitoring concept and its technical realization are described. more...

Im Rahmen eines Programms des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit zur Zusammenarbeit mit den MOE-Staaten und der GUS auf dem Gebiet der kerntechnischen Sicherheit hat das Forschungszentrum Rossendorf, Institut für Sicherheitsforschung, im Verbund mit dem technischen Überwachungsverein TÜV Rheinland, Institut für Kerntechnik und Strahlenschutz, die einvernehmlich spezifizierten "technischen Mittel für ein System zur verbesserten betrieblichen Überwachung" an das Kernkraftwerk Saporoshje, Ukraine, geliefert und in Betrieb genommen. Im vorliegenden Bericht (Textteil) werden die Lieferungen und Leistungen nach Art und Umfang (Beschaffenheit, Abnahmeprüfung, Übergabe und Inbetriebnahme der technischen Mittel und die für das ukrainische Fachpersonal durchgeführten Schulungsmaßnahmen) bis zur Aufnahme des Probebetriebes am 30. November 1995 beschrieben. Dem Bericht ist ein Anhang A mit Vorschlägen zur Gestaltung der automatisch arbeitenden Überwachungssoftware und ein Anhang B mit wissenschaftsorganisatorischen Details beigefügt. more...

Das vorliegende Projekt wurde im Rahmen einer Kooperationsvereinbarung zwischen dem Forschungszentrum Rossendorf (FZR) und der wissenschaftlichen Gruppe von Prof. Melnikon von der Technischen Universität Nishny Novgorod (TUNN) der Russischen Föderation durchgeführt. Es ist Teil des Wissenschaftsunterstützungsprogramms / FSU der Bundesregierung im Rahmen der Beratungshilfe für den Aufbau von Demokratie und sozialer Marktwirtschaft (TRANSFORM). Neue Methoden der Instrumentierung für Zweiphasenströmungen wurden entwickelt: Ultraschall-Wellenleitersonden können zur lokalen Gas- bzw. Dampfgehaltsmessung eingesetzt werden. Der neue Ultraschall-Gittersensor erlaubt eine Visualisierung der Zweiphasenströmung mit ca. 250 Bildern/Sekunde. Sowohl die lokalen Sonden als auch der Ultraschall-Gittersensor können erfolgreich unter den Bedingungen von Wasser-Dampf-Gemisch bei hohem Druck und hoher Temperatur, sowie in anderen Fluiden, wie organischen Flüssigkeiten und Kältemitteln, eingesetzt werden. Darüber hinaus wurden berührungslos arbeitende Wellenleitersonden für die Durchschallung von Rohrleitungen und Dichtesensoren, die auf der Messung der Ausbreitungsgeschwindigkeit von Ultraschall in Wellenleitern beruhen, die sich im Messmedium befinden, entwickelt und getestet. Bei dem gegenwärtigen Stand der Entwicklung können die berührungslosen Sensoren lediglich als qualitativer Nachweis von Gas in einer Flüssigkeitsströmung dienen. Die Funktion der Dichtesensoren wurde anhand von Messungen in verschiedenen einphasigen Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte demonstriert. Für einen praktischen Einsatz ist die weitere Verbesserung der elektronischen Signalerfassung erforderlich. Die hauptsächliche Innovation wird durch den Ultraschall-Gittersensor verkörpert, dessen Auflösung mit der von schnellen elektrischen Gittersensoren und ultraschnellen Röntgentomographen vergleichbar ist, während das Gerät selbst sehr robust und preiswert ist. more...

Die in diesem Bericht vorgestellten Experimente betreffen die Kondensation von Dampf in horizontalen bzw. leicht geneigten Rohren bei hohen auftretenden Temperaturdifferenzen bis zu über 200 K. Weitere Besonderheiten sind die detaillierte Untersuchung des transienten Verhaltens eines nichtkondensierbaren Gases mit einer neuartigen Messtechnik sowie die Ermittlung des Einflusses des Gases auf den Kondensationsvorgang. Beim Experiment wurden schnelle Übergangsvorgänge ausgelöst, indem ein in einer Kühlwanne liegendes, leicht geneigtes Wärmeübertragerrohr plötzlich mit dem Dampfraum eines unter Druck stehenden Kessels verbunden wurde. Dabei wurden im Rohr unterschiedliche Anfangsbedingungen hinsichtlich der Vorlage von nichtkondensierbaren Gasen (in diesem Falle Luft) eingestellt. Es wurden Versuche mit Atmosphärendruck, mit erhöhtem Druck, aber auch mit vorheriger Evakuierung des Versuchsrohrs durchgeführt. Durch eine Instrumentierung mit neuartigen Nadelsonden, die eine Phasendetektion kombiniert mit einer schnellen lokalen Temperaturmessung ermöglichen, konnte die Umverteilung von Dampf, Kondensat und nichtkondensierbarem Gas als Funktion der Zeit beobachtet werden. Damit bieten die erhaltenen Daten die Möglichkeit, insbesondere die in den Thermohydraulikprogrammen vorhandenen Optionen zur Berechnung der Ausbreitung von nichtkondensierbaren Gasen unter transienten Bedingungen zu validieren. more...

Im Rahmen eines vom Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft und Kunst geförderten Vorhabens wurden 1994 die Untersuchungen zu den Aufgaben, zu den zu erwartenden Kosten und zu den Realisierungschancen für ein internationales Zentrum für Information und Frühwarnung bei nuklearen Ereignissen in mittel- und osteuropäischen Kernkraftwerken planmäßig fortgesetzt und das laufende Projekt mit dem Abschlußbericht zum 31.12.1994 abgeschlossen. Für die anstehenden Aufgaben, nämlich Abschätzung der Emissionen, Prognose der Radioaktivitätsausbreitung, Verfolgung der Lageentwicklung und Mitwirkung bei der Vorbereitung von Notfallschutzmaßnahmen sind im wesentlichen radiologische Meßwerte über die freigesetzten radioaktiven Stoffe und meteorologischen Kennwerte zur Beschreibung der Ausbreitungsbedingungen an das Zentrum zu übertragen. Betriebliche Informationen über den Anlagenzustand sind nur im Sinne von Hintergrundinformationen erforderlich, wozu 8 bis 10 ausgewählte sicherheitsrelevante Betriebsparameter ausreichend sind. Obwohl der Sinn eines solchen Vorhabens außer Frage steht, sind die Realisierungschancen ohne eine umfassende Förderung durch die EG und andere internationale Organisationen - World Association of Nuclear Operators WANO, International Atomic Energy Agency IAEA - gering. more...

Für die Untersuchung von transienten Zweiphasenströmungen in Rohrleitungen, bzw. Rohrleitungssegmenten wurden im Fraunhofer-Institut für Umwelt, Sicherheits- und Energietechnik e.V. Oberhausen (UMSICHT) eine Druckstoßanlage als Freiluftanlage errichtet. Diese Anlage besteht aus zwei ca. 200 m langen Rohrleitungen mit den Nennweiten DN50 und DN100. Aufgabe des FZR war die Instrumentierung der Anlage mit Zweiphasenmeßtechnik sowie die Mitwirkung bei den experimentellen Untersuchungen und deren Interpretation. Die Anlage wurde vom FZR mit 16 nadelförmigen Leitfähigkeitssonden, einem neuartigen Gittersensor-Meßsystem und Ultraschall-Aufnehmern ausgerüstet. Mit den Gittersensoren, die 1024 Messungen pro Sekunde ermöglichten, wurde die bisher zugängliche Zeitauflösung hinsichtlich der Erfassung des gesamten Strömungsquerschnitts um etwa eine Größenordnung überboten. Die hinter einer schnellschließenden Klappe auftretenden großräumige Kavitationsblasen wurden visualisiert, deren maximale Ausdehnung in Strömungsrichtung mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit und Rohrleitungslänge anwächst. Innerhalb der Kavitationsblase liegt kurze Zeit nach dem Schließen der Armatur eine geschichtete Strömung vor. Die durch den Gegendruck abgebremste und erneut in Richtung auf die Armatur beschleunigte Flüssigkeitssäule prallt als Schwall auf die geschlossene Armatur, wodurch der Kavitationsschlag entsteht. Nachfolgend werden durch Reflexionen der Druckwelle weitere Kavitationsblasen erzeugt. In der Klappe tritt während des Schließvorgangs Kavitation auf. Die charakteristischen Dampfgehaltsverteilungen sind stark transient und weisen ausgeprägte räumliche Verteilungen auf. Auch vor der schnellschließenden Armatur treten unter bestimmten Bedingungen Kavitationsblasen auf, wenn die anfängliche Druckwelle vom Anfang der Rohrleitung als Entspannungswelle reflektiert wird und zurückkehrt. more...

Bei einer Vielzahl von natürlichen und technischen Strömungsvorgängen besteht das strömende Medium aus mehreren Phasen. Bei der Förderung derartiger Medien mit Kreiselpumpen führen bislang nicht genügend bekannte Vorgänge bei bestimmten Betriebsbedingungen zu einer starken Verringerung der Förderleistung und einem Anstieg des Leistungsbedarfs. Bei der Förderung von gasbeladenen Flüssigkeiten kann ein zu hoher Gasanteil zum vollständigen Zusammenbruch der Förderung führen. Zusätzlich führt die erosive Wirkung von Kavitation zu einer starken Minderung der Lebensdauer der Pumpe. Diese Arbeit beschreibt ein neuartiges Verfahren, das es erstmals gestattet, die Methode der Gamma-Tomographie zur Bestimmung der örtlichen Phasenverteilung innerhalb von rotierenden Pumpenläufern und ähnlichen Bauteilen anzuwenden. Dabei wird eine Zeitauflösung von ca. 100 µs erreicht, mit der die Gasverteilung wesentlich genauer als bisher erfaßt werden kann. Mit dem Tomographen wurden die Vorgänge innerhalb des Läufers einer Axialpumpe bei Förderung eines Luft-Wasser-Gemischs visualisiert. Es wird gezeigt, wie sich die Änderung äußerer Strömungsparameter und die Variation des Arbeitspunktes auf die räumliche Phasenverteilung innerhalb des Läufers auswirkt. more...

The present geological setting west of Svalbard closely parallels the situation off mid-Norway after the last glaciation, when crustal unloading by melting of ice induced very large earthquakes. Today, on the modern Svalbard margin, increasing bottom water temperatures are destabilizing marine gas hydrates, which are held in continental margin sediments consisting of interlayered contourite deposits and glacigenic debris flows. Both unloading earthquakes and hydrate failure have been identified as key factors causing several megalandslides off Norway during early Holocene deglaciation. The most prominent event was the Storegga Slide 8200 years B.P. which caused a tsunami up to 23 m high on the Faroe and Shetland islands. Here we show by numerical tsunami modeling that a smaller submarine landslide west of Svalbard, 100 m high and 130 km wide, would cause a tsunami capable of reaching northwest Europe and threatening coastal areas. A tsunami warning system based on tiltmeters would give a warning time of 1–4 h. more...

Some reflections on real-time earthquake information and early warning methods application to risk mitigation are discussed. A list of application and the recent obtained results are discussed. The main seismological problems related to the implementation of the method are outlined. more...

Earthquake Early Warning Systems (EWS) potentially allow mitigation measures to be carried out from the moment in which a seismic event is detected, depending on the amount of warning time available. Examples of such measures are evacuation of buildings, shut-down of critical systems (nuclear reactors, industrial chemical processes, etc.) and stopping of high-speed trains. In areas close to faults, where seismic EWS are especially relevant, only tens of seconds of warning are available. Such short warning times mean that to be effective a seismic EWS must depend on automated procedures, including those for decision making about whether to activate mitigation measures; the time is too short to require human intervention when the event is first detected. As a result of the automation, careful attention must be paid to the design of the local seismic EWS for each critical facility; in particular, a means of controlling the trade-off between false alarms and missed alarms is desirable. To investigate this trade-off, the consequences of the two alternatives of taking mitigation actions or not acting must be analyzed, accounting for significant uncertainty in the predictions. A feasibility assessment of any proposed regional EWS is of critical importance, and it should involve an examination of whether the requirements, in terms of warning time available and the probability of making wrong decisions, are met. A methodology is presented for estimating the probabilities of making wrong decisions that can be incorporated in a feasibility assessment of proposed EWS. To illustrate the methodology we consider the case of feasibility assessment of a seismic EWS for Southern California. We, also, present a decision-making procedure based on the real-time evaluation of the consequences of taking no action and of activating mitigation measures which is based on the probabilities of false and missed alerts. The threshold at which mitigating actions should be taken is quantified base more...

Experimente mit neuartigen Messverfahren lieferten Daten über die Struktur von transienten Flüssig-keits-Gas-Strömungen für die Entwicklung und Validierung von mikroskopischen, d.h. geometrieunabhängigen Konstitutivbeziehungen zur Beschreibung des Impulsaustauschs zwischen Flüssig-phase und Gasblasen sowie zur Quantifizierung der Häufigkeit von Blasenkoaleszenz und -zerfall. Hierzu wurde eine vertikale Testsektion der Zweiphasentestschleife MTLoop in Rossendorf genutzt, wobei erstmals Gittersensoren mit einer Auflösung von 2-3 mm bei einer Messfrequenz von bis zu 10 kHz angewandt wurden. Dabei wurde die Evolution von Gasgehalts-, Geschwindigkeits- und Bla-sengrößenverteilungen entlang des Strömungsweges und bei schnellen Übergangsprozessen aufge-nommen und so die für die Modellbildung erforderlichen Daten bereitgestellt. Für den Test der Mo-dellbeziehungen wurde ein vereinfachtes Verfahren zur Lösung der Strömungsgleichungen entlang des Strömungswegs erstellt. Es basiert auf der Betrachtung einer größeren Anzahl von Blasengrö-ßenklassen. Die erhaltenen numerische Lösungen haben erstmals gezeigt, dass der bei Erhöhung der Gasvolumenstromdichte stattfindende Übergang von einer Blasenströmung mit Randmaximum zu einem Profil mit Zentrumsmaximum und anschließend zu einer Pfropfenströmung ausgehend von einem einheitlichen Satz physikalisch begründeter und geometrieunabhängiger Konstitutivgleichun-gen modelliert werden kann. Die Modellbeziehungen haben sich in einem abgegrenzten Gebiet der Volumenstromdichten als generalisierungsfähig erwiesen und sind für den Einbau in CFD-Modelle geeignet. Weiterhin wurden Arbeiten zur Kondensation durchgeführt, die direkten Bezug zu den Kon-densationsmodellen haben, die in Thermohydraulik-Codes enthalten sind. Die Untersuchung liefert darüber hinaus experimentelle Daten für die Modellvalidierung hinsichtlich des Verhaltens und des Einflusses nichtkondensierbarer Gase. Hierfür wurden spezielle Sonden für die Bestimmung der Konzentration more...