Die Nachwuchsförderung ist ein wichtiges Anliegen der Betreiber der Schweizer Kernkraftwerke. In ihrem Auftrag unterstützt swissnuclear praxisorientierte Forschungsprojekte in den Bereichen Sicherheit, Langzeitbetrieb und Wirtschaftlichkeit, die an anerkannten Institutionen durchgeführt werden. Deren Ergebnisse werden im Rahmen des alle zwei Jahre von swissnuclear organisierten „Tags der Forschung“ präsentiert.
Im Rahmen eines kompetitiven Auswahlverfahrens unterstützt swissnuclear mehrere Forschungsprojekte am Paul Scherrer Institut (Abteilung Nuclear Engineering and Sciences). Ziel dieser Projekte ist der Erhalt nukleartechnischer Fachkompetenzen. In der aktuellen Förderperiode unterstützt swissnuclear fünf Doktorierende, vier Postdoktorierende sowie mehrere Masterstudierende.
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Im Projekt werden Experimente in der PANDA-Grossversuchsanlage zur Untersuchung sicherheitsrelevanter thermohydraulischer Phänomene in Siedewasserreaktor- und Druckwasserreaktor-Containments durchgeführt. Schwerpunkte sind der Einfluss von Sparger-Design und nicht-kondensierbaren Gasen im Siedewasserreaktor-Druckabbaubecken sowie natürliche Zirkulation und Wasserstoffverteilung in Druckwasserreaktor-Containments. Die Ergebnisse erweitern bestehende Datenbanken, unterstützen internationale Programme (OECD/NEA PANDA-2) und tragen zum sicheren Betrieb Schweizer Kernkraftwerke bei.
Das Projekt entwickelt ein selektives Sorbens zur effizienten Entfernung des langlebigen Radionuklids ⁶⁰Co aus Abwässern von Kernkraftwerken. Im Fokus steht die hydrothermale Synthese und Anwendung des vielversprechenden Materials MgNa₃H(PO₄)₂, das eine hohe Selektivität und Sorptionsleistung für ⁶⁰Co aufweist. Das Projekt ist die Weiterführung des Projekts CoDAMP aus der Förderperiode 2024-2025.
Die Studie untersucht die thermischen Auswirkungen von CRUD-Ablagerungen auf Zircaloy-Hüllrohre in Siedewasserreaktoren. Durch die Kombination detaillierter experimenteller CRUD-Charakterisierung mit fortgeschrittener Lattice-Boltzmann-Modellierung wird der Einfluss von Mikrostruktur, Zusammensetzung und Bildungsstadium von CRUD auf die lokale Wärmeübertragung analysiert. Ziel ist die Entwicklung eines Wärmeübertragungs-Simulationsmodells zur Analyse der thermischen Auswirkungen von CRUD auf Zircaloy-Hüllrohre in einem Siedewasserreaktor. Dieses Projekt ist die Weiterführung des Projekts RESCUE aus der Förderperiode 2024-2025.
Im Fokus dieses Projekts steht der Einfluss von Wasserstoff und Hydriden auf das temperaturabhängige Kriechverhalten in Brennstoffhüllrohren unter Reaktor- und Lagerbedingungen. Mithilfe experimenteller Kriechversuche und moderner Charakterisierungsmethoden sollen das Materialverhalten besser verstanden werden. Es handelt sich bei diesem Projekt um die Weiterführung des Projekts HyCronus aus der Förderperiode 2024-2025.
Das MAI-Projekt erweitert den Systemcode MELCOR durch KI- und Machine-Learning-Methoden zur effizienteren und genaueren Simulation schwerer Unfälle. Im Fokus stehen verbesserte Kondensationsmodelle, beschleunigte Rechnungen sowie Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen. Aufbauend auf einer laufenden Dissertation werden ANN-basierte Modelle entwickelt, validiert und mit MELCOR gekoppelt, um die Vorhersagefähigkeit und Anwendbarkeit des Codes nachhaltig zu verbessern. Das Projekt ist die Weiterführung des Projekts MAI aus der Förderperiode 2024-2025.
Das Projekt ModWRS-III untersucht Schweisseigenspannungen in sicherheitsrelevanten Kernkraftwerkskomponenten mithilfe optimierter 3D-Finite-Elemente-Simulationen. Aufbauend auf früheren Projekten werden insbesondere Reparaturschweissungen sowie der Einfluss mikrostruktureller Umwandlungen auf die Eigenspannungen analysiert. Ziel ist die Verbesserung der Vorhersagefähigkeit von Welding Residual Stress (WRS) zu verbessern zur Unterstützung der Bewertung alterungsrelevanter Mechanismen im Langzeitbetrieb der Schweizer Kernkraftwerke. Das Projekt ist die Weiterführung des Projekts ModWRS-II aus der Förderperiode 2024-2025.
Das Projekt entwickelt ein gekoppeltes Simulationskonzept für Siedeströmungen in Brennelementen, das Euler-Methoden, Interface-Tracking Method (ITM) und Lattice-Boltzmann Method (LBM) verbindet. Ziel ist die hochaufgelöste Simulation lokaler transienter Siedephänomene bei gleichzeitiger Abbildung der globalen Strömungsbedingungen des gesamten Brennelements. Durch die Weiterentwicklung des ITM-Codes T-Flows wird zudem die Modellgenauigkeit von Phasengrenzen und Wärmeübertragungsprozessen deutlich verbessert. Das Projekt ist die Weiterführung des Projekts BRAVA aus der Periode 2024-2025.
Das Projekt erweitert laufende Arbeiten zur Bestimmung von Quelltermen, Dosis und Nachzerfallswärme abgebrannter Brennelemente für sehr kurze Abklingzeiten. Aufbauend auf früheren Projekten werden Validierungen, Sensitivitätsstudien sowie neue Modell-, Surrogat- und KI-Ansätze zur schnellen und robusten Nachzerfallswärmeberechnung entwickelt. Ziel ist eine verbesserte Quantifizierung von Unsicherheiten und eine fundierte Unterstützung sicherheitsrelevanter Analysen. Das Projekt ist die Weiterführung des Projekts swissneutronics aus der Förderperiode 2024-2025.
Im Rahmen des Projekts wird ein interaktives, visuelles Werkzeug auf Basis von Bayes-Netzen entwickelt, um Unsicherheiten in der Level-2-PSA besser modellieren und analysieren zu können. Ziel ist eine transparente Bewertung des Einflusses von Unsicherheiten sowie von Unfall- und Notfallstrategien auf das Risiko schwerer Unfälle.
Kurzer Einstieg?
Das Projekt untersucht das Bestrahlungsverhalten chrombeschichteter, unfalltoleranter Zirkonium Hüllrohre für Leichtwasserreaktoren. Im Fokus stehen die Cr-Zr-Grenzfläche sowie die oxidierte Oberflächenschicht, die mit modernen mikroskopischen Methoden analysiert werden. Ziel ist die Bewertung der strukturellen Stabilität unter Neutronenbestrahlung, um somit die zukünftige Strategie für die industrielle Anwendung chrombeschichteter ATF-Hüllrohre zu unterstützen.
In BRAVA werden CFD-Modelle zur Simulation von Siedeströmungen in Brennelementen von Schweizer Kernkraftwerken entwickelt und validiert. Durch die Kombination detaillierter (ITM, LBM) mit grossskaligen (Euler-Ansatz) Methoden sowie die Erweiterung um ein Populationsbilanzmodell und Machine Learning sollen sowohl vollständige Brennelemente als auch lokal hochaufgelöste Bereiche realistisch simuliert und zuverlässig bewertet werden.
In diesem Projekt wird ein selektives Sorbens zur effizienten Entfernung des langlebigen Radionuklids ⁶⁰Co aus Abwässern von Kernkraftwerken entwickelt. Im Fokus stehen die hydrothermale Synthese und Anwendung des vielversprechenden Materials MgNa₃H(PO₄)₂ mit hoher Selektivität und Sorptionsleistung für ⁶⁰Co.
Im Fokus dieses Projekts steht der Einfluss von Wasserstoff und Hydriden auf das temperaturabhängige Kriechverhalten von Brennstoffhüllrohren unter Reaktor- und Lagerbedingungen. Mithilfe experimenteller Kriechversuche und moderner Charakterisierungsmethoden soll das Materialverhalten besser verstanden werden.
Das Projekt untersucht den Einfluss von Wasserstoff und Hydriden auf das mechanische Verhalten bestrahlter Brennstabhüllrohre im Kontext von Lagerung und Transport abgebrannter Brennelemente. Schwerpunkte sind die Charakterisierung von Hydridverteilungen mittels EBSD und Neutronenradiographie sowie mechanische Tests an C-förmigen Proben.
Im MAI-Projekt wird der Systemcode MELCOR durch KI- und Machine-Learning-Methoden zur effizienteren und genaueren Simulation schwerer Unfälle erweitert. Schwerpunkte sind verbesserte Kondensationsmodelle, beschleunigte Rechnungen sowie Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen. Aufbauend auf einer laufenden Dissertation werden ANN (Artificial Neural Network)-basierte Modelle entwickelt, validiert und mit MELCOR gekoppelt, um die Vorhersagefähigkeit und Anwendbarkeit des Codes nachhaltig zu verbessern.
Aufbauend auf den Arbeiten zu Schweisseigenspannungen aus LNM-22-04 wird die Praxistauglichkeit rechenintensiver 3D-Finite-Elemente-Simulationen für komplexe Schweisskomponenten systematisch untersucht. Der Schwerpunkt liegt auf der Optimierung von Modellierungsstrategien zur Reduktion des Rechenaufwands sowie auf einer Fallstudie zu Reparaturschweissungen. Ziel ist die verbesserte Vorhersage von Schweisseigenspannungen zur Unterstützung langzeitbetriebsrelevanter Alterungsanalysen in Kernkraftwerken.
Das Projekt untersucht die Mechanismen der CRUD-Bildung und des CRUD-Wachstums auf Porenskalenebene in Druckwasserreaktoren. Durch die Kombination detaillierter experimenteller Charakterisierung mit gekoppelten Lattice-Boltzmann- und thermodynamischen Modellen werden die chemischen und thermohydraulischen Prozesse identifiziert, die zur Bildung und Wachstum von CRUD führen. Ziel ist die Validierung konzeptioneller CRUD-Modelle sowie eine verbesserte Vorhersage ihrer Auswirkungen auf Brennstoffleistung und Reaktorsicherheit.
Das Projekt swissneutronics-2 erweitert laufende Arbeiten zur Bestimmung von Quelltermen, Dosis und Nachzerfallswärme abgebrannter Brennelemente für sehr kurze Abklingzeiten. Aufbauend auf früheren Projekten werden Validierungen, Sensitivitätsstudien sowie neue Modell-, Surrogat- und KI-Ansätze zur schnellen und robusten Nachzerfallswärmeberechnung entwickelt. Ziel ist eine verbesserte Quantifizierung von Unsicherheiten und eine fundierte Unterstützung sicherheitsrelevanter Analysen.
Das Projekt THX4SB erweitert die PANDA-Experimente zur Untersuchung der Bildung von thermischen Schichten in Druckabbaubecken in Druckwasserreaktoren. Der Fokus liegt auf dem Aufbau einer relevanten experimentellen Datenbasis, der Weiterentwicklung von CFD-Modellen zur Analyse thermohydraulischer Effekte sowie dem Kompetenzaufbau in der Schweiz.
Im Fokus des Projekts stehen PANDA-Experimente zu passiven Containment-Kühlsystemen und natürlicher Konvektion in wasserumgebenen Containments (P1A4 und P1A5). Ziel ist der systematische Ausbau der experimentellen Datenbasis für SMR-Designs sowie die Validierung thermohydraulischer Rechencodes.
swissnuclear vergibt jährlich ein Promotionsstipendium (PhD Grant) für Studierende, die ihre Kenntnisse im Bereich der Kernenergie mit einer Doktorarbeit vertiefen möchten. Seit Einführung des Programms konnten drei PhD-Studierende gefördert werden. Die Einreichung der Gesuche erfolgt über die Abteilung Nuclear Engineering and Sciences des Paul Scherrer Instituts (PSI-NES). Interessierte werden eingeladen, direkt Kontakt mit dem PSI-NES aufzunehmen.
Das Projekt entwickelt ein neues physikbasiertes Modell für Void-Drift und Flüssigfilmphänomene in Siedewasserreaktor-Brennelementen. Durch die Kombination experimenteller Daten und CFD-Simulationen sollen bestehende empirische Ansätze verbessert und in Subkanal-Codes integriert werden, um die Vorhersagegenauigkeit sicherheitsrelevanter Parameter zu erhöhen und die Auslegung und den Betrieb von Kernkraftwerken zu unterstützen.
Das Projekt entwickelt eine neuartige Hochdruck-Versuchsschleife zur Untersuchung der CRUD-Bildung unter realistischen Siedewasserreaktor- und Druckwasserreaktor-Bedingungen. Durch gezielte Experimente wird erstmals das Zusammenspiel von Wasserchemie und Strömungsdynamik, einschliesslich Spacer- und Mixing-Vane-Effekten, systematisch erfasst. Die entstehende experimentelle Datenbank bildet die Grundlage für die Entwicklung und Validierung moderner multiphysikalischer CRUD- und CFD-Modelle für industrielle Anwendungen.
Das Projekt entwickelt eine integrierte Simulationskette für Flüssigsalzreaktoren, in der chemische, neutronische, brennstoffzyklische und thermohydraulische Modelle sowie Unfallanalysen gekoppelt werden. Ziel ist die ganzheitliche Bewertung eines ausgewählten MSR-Konzepts mit Fokus auf Nachhaltigkeit und Sicherheit sowie die Unterstützung der industriellen Entwicklung durch unabhängige Analysen.
Das Promotionsvorhaben wird von swissnuclear und dem Kernkraftwerk Gösgen unterstützt. Das PhD-Projekt entwickelt eine neue, robuste Methode zur Herstellung medizinisch relevanter Radiolanthanide wie Lu-177 und Tb-161 in einem kommerziellen Kernkraftwerk. Durch den Einsatz metallischer intermetallischer Zielmaterialien, innovativer Herstellungs- und Aufarbeitungstechniken sowie realitätsnaher Testbestrahlungen soll eine zuverlässige, hochreine und medizinisch nutzbare Radiolanthanid-Produktion für die Nuklearmedizin ermöglicht werden.
Die internationalen Entwicklungen im Bereich der Berechnung von Erbebengefährdungen im nuklearen Bereich verfolgt swissnuclear durch die Teilnahme an SIGMA-3. Das Programm wird durch ein Konsortium von Betreibern von Nuklearanlagen unterstützt. Ziel ist die Verfeinerung von Daten, Modellen und Methoden zur Bewertung der seismischen Gefährdung an Industriestandorten und kritischen Anlagen
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