Profil des Instituts für Neutronenphysik und Reaktortechnik (INR)

Am Institut für Neutronenphysik und Reaktortechnik werden experimentelle und theoretische Forschungs- und Entwicklungsarbeiten innerhalb der Helmholtzprogramme Kernfusion und Nukleare Sicherheitsforschung sowie im Auftrag Dritter durchgeführt. Die Arbeiten zielen darauf ab, kerntechnische Komponenten und Anlagen auszulegen und sicherheitstechnisch bewerten zu können.

Ausgehend von grundlegenden kernphysikalischen Daten und Analysen, die durch Experimente gestützt sind, werden am Institut Modelle und Berechungsverfahren zur neutronen- und reaktorphysikalischen Beschreibung des Verhaltens kerntechnischer Komponenten und kompletter Anlagen entwickelt, optimiert und validiert. Dabei werden u.a. die in den Materialien ablaufenden Kernreaktionen dargestellt, die die resultierende Wärmefreisetzung, Aktivierung und Transmutation der Materialien beschreiben und schließlich die erforderliche Abschirmung bestimmen. Bei Kernreaktoren erfolgt eine Ermittlung der Kritikalität und der damit zusammenhängenden Phänomene.

Diese Analysen bilden die Basis für die Entwicklung kerntechnischer Komponenten wie beispielsweise Fusionsreaktorblankets, Module für Bestrahlungstests, Targets oder Kernkomponenten fortschrittlicher Reaktoren. Die hierfür erforderlichen thermo­mechanischen und –hydraulischen Berechnungsverfahren sind zum Teil selbst entwickelt oder werden weiterentwickelt und durch Grundlagen- sowie Integralexperimente am Institut validiert. Dies bedingt neben einer fertigungstechnischen Qualifizierung der entwickelten Komponenten auch den Einsatz und die Entwicklung fortschrittlicher Messtechnik.

Einen weiteren zentralen Aspekt bildet die Vernetzung der neutronenphysikalischen, thermomechanischen und -hydraulischen Beschreibung der Prozesse, die auf unterschiedlichen Zeit- und Raumskalen erfolgen, mittels sogenannter Multiphysik und Multiskalenverfahren. Dieser Ansatz erlaubt eine verbesserte rechnerische Simulation ganzer Anlagenkonfigurationen oder Reaktoren. Damit lässt sich unter anderem das zeitabhängige Verhalten dieser Systeme bei verschiedenen Betriebsszenarien einschließlich Auslegungs­überschreitender Unfälle simulieren und hinsichtlich ihrer Sicherheitseigenschaften analysieren.
...weiter