Lead
Die Bewertung der Sicherheit nuklearer Anlagen stützt sich weitgehend auf Computersimulationen, mit denen der Kritikalitätszustand des Systems, die Effizienz von Abschirmungen gegen radioaktive Strahlung oder das dynamische Verhalten der Anlage unter Störfallbedingungen untersucht werden kann. Diese Rechenprogramme benötigen einerseits als wichtigen Input Nukleardaten in Form sog. Wirkungsquerschnitte, die in grossen, internationalen Datenbanken der Öffentlichkeit zur Verfügung stehen. Andererseits müssen die Computersimulationen anhand von Experimenten validiert werden, d.h. es muss gezeigt werden, dass die Rechenergebnisse die experimentellen Daten hinreichend genau reproduzieren. Schliesslich stellt sich die Frage, ob die verfügbaren Experimentaldaten repräsentativ für die geplante technische Anwendung sind, d.h. können z.B. Ergebnisse hinsichtlich des Kritikalitätszustandes eines (vergleichsweise kleinen) Forschungsreaktors auf eine grosstechnische Anlage übertragen werden.

Lay summary

Inhalt und Ziel des Forschungsprojekts

Die Validierung von Simulationsprogrammen für die Bewertung der Sicherheit von Nuklearanlagen ist eine der zentralen Aufgaben der Reaktorphysik. Hierfür stehen in erster Linie Experimentaldaten von sog. "kalten" kritischen Anordnungen, wie z.B. dem Forschungsreaktor PROTEUS am Paul-Scherrer-Institut (Villigen AG) zur Verfügung, während Messdaten von Kraftwerksanlagen kaum oder nicht in ausreichender Messgenauigkeit vorliegen. Insbesondere beim Design einer neuen Nuklearanlage, sei es nun ein Leistungsreaktor, eine Transmutationsanlage oder ein Lager für radioaktive Abfälle stellt sich stets die Frage: sind die zum Design verwendeten Computerprogramme hinreichend für die neue Anwendung validiert und können beobachtete systematische Abweichungen Messung/Rechnung zuverlässig von Experimenten auf die Zielanwendung extrapoliert werden. Darüber hinaus möchte man in der Lage sein, die Unsicherheiten in diesen systematischen Abweichungen zu quantifizieren. Nur so gelingt es, die Grenzen der nuklearen Auslegung auszuloten und entsprechende Sicherheitsmargen im Design zu berücksichtigen. In diesem Forschungsprojekt greifen wir die Fragestellung von zwei Seiten an, nämlich a) durch Verbesserung der experimentellen Datenbasis, und b) durch Entwicklung einer neuen Software zur Datenassimilation und Unsicherheits-/Sensitivitätsanalyse von nuklearen Daten. Insbesondere schaffen wir eine umfangreiche Experimentaldatenbank, um die Messdaten aus mehr als 40 Jahren PROTEUS-Betrieb zu kategorisieren und zu sichern.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Dieses Projekt leistet einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des Einflusses von nuklearen Datenunsicherheiten auf die Sicherheitsanalyse von Nuklearanlagen, insbesondere in den Bereichen Kritikalität und Reaktorkernauslegung. Die zu entwickelnde Methodik soll auf existierende bzw. projektierte Kernanlagen ebenso anwendbar sein wie auf zukünftige fortgeschrittene oder innovative Reaktorkonzepte.