Ihr professioneller Dienstleister für Strömungssimulationen
Im Zuge politischer Ambitionen zum Umweltschutz soll in vielen Ländern der
Anteil der Kernenergie an der gesamten Primärenergieerzeugung gesenkt wer-
den. Durch dieses Vorhaben entsteht ein großer Bedarf an Behältern zum
Abtransport und zur Endlagerung von hoch radioaktiven Abfalls.
GNB, als einer der weltweit führenden Anbieter, entwickelt und produziert diese
Behälter unter Berücksichtigung strengster Sicherheitsanforderungen. Zu diesen
Anforderungen gehören mechanische Integrität (auch im Katastrophenfall), nu-
kleare Abschirmung und Wärmeabfuhr. Auf Grund der Interaktion dieser Anfor-
derungen erfordert die Entwicklung und Auslegung von Nuklearbehältern ein
multidisziplinäres Expertenteam der Disziplinen Physik, Werkstoffe, Mechanik
und Strömungsmechanik. FlowMotion wurde aufgefordert in diesem Team die
strömungsmechnische und wärmetechnischen Expertise einzubringen und das
Aufgabengebiet der optimalen Wärmeabfuhr zu bearbeiten.
Die Wärmeabfuhr spielt bei Nuklearbehältern
eine entscheidende Rolle. Die sich im In-
neren des Behälters befindlichen Brennele-
mente generieren auf Grund des restlichen radioaktiven Zerfalles Wärme, die nach
Außen abgeführt wird. Nuklearbehälter werden so ausgelegt, dass die Integrität der
Konstruktion und die Einhaltung zulässiger Temperaturen zu jeder Zeit gewähr-
leistet ist. Eine unzulässige Oberflächentemperatur des Behälters stellt außerdem
eine Gefährdung für die Umwelt dar. Aus diesem und anderen Gründen wird beim
Transport der Nuklearbehälter durch eine Transporthaube geschützt. Da diese einen
starken Einfluss auf die Wärmeabfuhr des Behälter hat, werden bei der Planung und
Auslegung auch die wärmetechnische Wechselwirkung zwischen Behälter und
Haube berücksichtigt.
Mit Hilfe von Strömungssimulationen (CFD Computational Fluid Dynamics) kann das
gesamte Strömungs- und Temperaturfeld innerhalb und außerhalb des Behälters und der Transporthaube berechnet
werden. In diesen Simulationen werden sowohl Wärmestrahlung, Wärmeleitung und freie Konvektion in den einzelnen
Komponenten berücksichtigt. Ziel dieser Vorgehensweise ist es, bereits in der Auslegungsphase des Behälters nicht nur
näherungsweise, sondern mit hoher Genauigkeit die lokalen Temperaturen des gesamten Behälters zu berechnen und
zu bewerten.
Neben diesem Einsatzgebiet eröffnen die CFD Rechnungen neue Möglichkeiten die Form des Behälters und der Haube
bezüglich der Wärmeabfuhr zu optimieren, um die für die Zukunft geplanten Transporte und Einlagerungen von Brenn-
elementen mit höherer Wärmeleistung gewährleisten zu können.
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Beratendes
Ingenieurbüro für
Wärme- und Strömungstechnik
Sichere Nuklearbehälter
Optimierung der Wärmeabgabe von
Nuklearbehältern
Gesellschaft für
Nuklearbehälter mbH
www.gns.de
Temperatur-Verteilung