Im Bereich der Reaktorbegrenzungen als Bestandteil der Sicherheitsleittechnik sind in einigen Kernkraftwerken softwarebasierte leittechnische Einrichtungen eingesetzt. Außerdem besteht der Trend, in der Peripherie der Sicherheitsleittechnik wie zum Beispiel für Messumformer und Aktoren softwarebasierte Einrichtungen mit Schnittstellen zu Netzwerken einzusetzen.
Die Betriebserfahrung zeigt einen Einfluss interner Kommunikation eines vernetzen Leittechniksystems auf dessen Zuverlässigkeit. Die Auswirkungen potentieller Fehlereffekte innerhalb und außerhalb von Kommunikationsnetzwerken für sicherheitsrelevante Funktionen in Kernkraftwerken hat ein Vorhaben mit folgender Aufgabenstellung untersucht:
Arbeitspaket 1: Phänomenologische Untersuchungen zu potentiellen Netzwerkfehler in Leittechniksystemen.
Zunächst wurde der Stand von Wissenschaft und Technik zu eingesetzten Netzwerktechnologien und zu Methoden für die Analyse von Netzwerkfehlern dokumentiert.
Auf Basis dieser Studie wurden sicherheitsrelevante Aspekte der Netzwerktechnologien in der Leittechnik ermittelt und hinsichtlich der Auswirkungen potentieller Fehler in einem generischen Netzwerk kategorisiert. Hierbei wurden unterschiedliche Netzwerk-Topologien, Kommunikationsprotokolle, Schnittstellen und Betriebsarten der Netzwerke hinsichtlich sicherheitstechnischer Aspekte der Kommunikation berücksichtigt.
Weiterhin wurden methodische Ansätze zur Analyse potentieller Netzwerkfehler und zur Analyse der Auswirkungen (Ausbreitung) postulierter Fehler in typischen Netzwerken der Sicherheitsleittechnik entwickelt und zu ausgewählten Topologien ein 'worst-case' Szenario für Netzwerkfehler festgelegt, um das Ausfallverhalten sicherheitsrelevanter Kommunikation in der Leittechnik deterministisch bewerten zu können.
Arbeitspaket 2: Weiterentwicklung FTA-Methodik zur Modellierung redundanter beziehungsweise vernetzter Systeme.
Die bewährte Methode der Fehlerbaumanalyse (Fault tree analysis - FTA) wurde für die Modellierung von komplexen Netzwerken weiterentwickelt und exemplarisch an einem generischen Leittechniksystem erprobt.
Dazu wurde eine Programmierschnittstelle zur Erstellung und Modifizierung von Fehlerbäumen für redundante beziehungsweise vernetzte Systeme entwickelt.
Das Schwerpunktprogramm 1144 der DFG hat es sich zum Ziel gesetzt, Energie- Stoff- und Lebenszyklen an Spreizungsachsen vom Mantel zum Ozean zu untersuchen. Mit dem hier vorliegenden Antrag wollen wir einen Beitrag leisten, den Export von hydrothermalen Produkten in den Ozean anhand der Plume Dynamik zu quantifizieren. Die Hauptziele des vorliegenden Antrags umfassen die Untersuchung des Effekts gezeitengetriebener interner Wellen und vertikaler Vermischung auf die vertikale Ausbreitung/Verdünnung des Plumes und auf die Verteilung der hydrothermalen Fluide und Gase; die Untersuchung der Plume Dynamik durch Beobachtung von Turbulenzstärke, Geschwindigkeitsverteilung und Schichtung im Nahbereich der Quelle; die Quantifizierung des Helium- und Wärmeflusses der Hydrothermalquelle; die Quantifizierung der zeitlichen Variabilität der Volumen- Wärme- und Heliumtransporte aus dem Quellgebiet in den offenen Ozean; Wir werden Schiffs- und ROV-gestützte Messungen von Strömungsgeschwindigkeiten, Dichteschichtung, Trübung sowie Helium Probenahme durchführen um damit das Nahfeld und die grossräumige Ausbreitung des Plumes eines Hydrothermalfeldes zu untersuchen. Zur Bestimmung der zeitlichen Variabilität werden diese Daten mit verankerten Zeitreihen von Strömungsmessern mit Temperatur- und zusätzlichen Trübungssensoren kombiniert. Die so gewonnenen Daten liefern Informationen in Bezug auf die Kopplung zwischen physikalischen, geochemischen und biologischen Prozessen: das Strömungsfeld an Hydrothermalquellen hat direkten Einfluss auf die Besiedlungsmuster und -strategien von Vent Spezies; die Analyse des Heliumsignals in der Wassersäule liefert Informationen bezüglich der geochemischen Prozesse in Hydrothermalsystemen. Die Variabilität und Stärke der Helium- und Wärmeflüsse eines Hydrothermalfeldes erlaubt Aussagen über den Export eines solchen Feldes und seiner Variabilität in Relation zu ozeanographischen und geophysikalischen Randbedingungen. Der Schwerpunkt der Arbeiten wird bei 4 Grad 48S liegen.
Dieses Projekt soll die im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogrammes 'Regionalsierung in der Hydrologie' begonnenen Arbeiten erweitern und vervollständigen. Im SPP wurde von der Arbeitsgruppe der Antragsteller ein durchgängiges Konzept zur Simulation der Wasserflüsse sowohl an Standorten als auch im regionalen Maßstab entwickelt und im Einzugsgebiet der oberen Leine erfolgreich getestet. Die Analyse und Bewertung der mit der regionalen Simulation verbundenen Unsicherheiten (uncertainty analysis) und Fehler (error analysis) konnte nur für einzelne Eigenschaften bzw. Randbedingungen durchgeführt werden. Um eine abschließende Bewertung der entwickelten Regionalisierungsverfahren vornehmen zu können, sind entsprechende Untersuchungen notwendig. Das Ziel dieses Projektes ist es, eine Bewertung der Güte regionaler Simulationen der Wasserflüsse unter Berücksichtigung der skalenabhängigen Unsicherheiten hinsichtlich Boden, Relief, Landnutzung und Klima zu geben. Dieses ist notwendig, um die Anwendbarkeit von Simulations- und Regionalisierungskonzepten zu beurteilen und eine skalenabhängige Bewertung der Ergebnisse zu ermöglichen. - Die Anbindung hydrologischer Modelle an meso- und makroskalige Atmosphärenmodelle hinsichtlich der Hydrologie zu verbessern, ist somit immer noch ein großer Forschungsbedarf vorhanden. Es ist daher geplant, die Arbeiten in dieser Hinsicht auszudehnen und Konzepte zur Kopplung des Regionalisierungsansatzes mit einem Atmosphärenmodell zu entwickeln. Hierbei geht es allerdings nicht um die Realisierung der Kopplung, sondern um die Analyse der notwendigen Vorbereitungsschritte und die Parametrisierung hinsichtlich Boden, Relief und Klima.
Ziel des Projekts W3 ist die Abschätzung der Auswirkungen einer Klimaerwärmung auf die Dynamik trockener Bergmischwälder am Bayerischen Alpenrand. Das Untersuchungsgebiet des Projektes liegt am Südabfall der Ammergauer Berge (montate Stufe) im Werdenfelser Land bei Garmisch-Partenkirchen. Die Prognose der Entwicklung von Wäldern im Bereich der Trockengrenze des Bergmischwaldes unter dem Einfluß einer Klimaerwärmung (zeitliches Nacheinander) soll auf der Basis der Analyse von aktuellen Beständen diesseits und jenseits der Trockengrenze (räumliches Nebeneinander) erfolgen. Als zentrale Träger einer möglichen Entwicklung werden die Ausprägung der Bodenvegetation, die Verjüngungsfähigkeit verschiedener Gehölze und die Vitalität der Bäume (Jahrringzuwachs) im Wasserhaushaltsgradienten analysiert. Dazu wurden auf ausgewählten Versuchsflächen die standörtlich-floristische Situation, die Waldstruktur, die Gehölzverjüngung und der Jahrringbau von Fichte, Tanne, Buche und Kiefer im Übergangsbereich vom Schneeheide-Kiefernwald zum trockenen Flügel des Bergmischwaldes erfaßt und charakterisiert. Um den Jahresgang der Wasserverfügbarkeit in den verschiedenen Versuchsflächen vergleichen zu können, wurde an drei Standorten im Wasserhaushaltsgradienten Tensiometer installiert (Equi-Tensiometer), die die Erfassung von Matrixpotentialen von bis zu 10.000 hPa erlauben. Darüber hinaus wurde die Variabilität von Standort und Vegetation trockenheitsgeprägter Bergwälder im Untersuchungsgebiet anhand eines größeren Sets von Vegetationsaufnahmen untersucht. Im Zentrum der Untersuchungen steht die Analyse der Zusammenhänge zwischen Witterungsstreß (ökophysiologische Analyse von Klimadaten der letzten 60 Jahre) und dem Zuwachsverhalten der Bäume (dendroökologische Analyse von Jahrringbreitendaten) in standörtlich charakterisierten Teilen des Übergangsökotons von ausgeglichenem zu angespanntem Wasserhaushalt. Erkenntnisse über die Reaktion der untersuchten Baumarten auf außergewöhnliche Witterungsbedingungen in der Vergangenheit (vor allem bzgl. Frequenz und Dauer von Extremereignissen wie z.B. Trockenperioden) und ihre Verknüpfung mit regionalen Klimaszenarien (Arbeitsgruppe Klimamodellierung) sollen Aussagen über mögliche Auswirkungen einer Klimaveränderung erlauben. Die Ergebnisse der vegetations- und standortkundlichen Untersuchungen dienen dazu, diese Aussagen ins Gelände zu übertragen und potentiell gefährdete Bergmischwaldbestände zu identifizieren. Der Versuchsansatz soll die Prognostizierung der Verschiebung der Trockengrenze für einzelne Baumarten und Bestände im Bergmischwald ermöglichen und forstlichen Handlungsbedarf aufzeigen. Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit den übrigen Projekten der Arbeitsgruppe Wald des Bayerischen Klimaforschungsprogramms (BayFORKLIM) und anderen BayFORKLIM-Arbeitsgruppen durchgeführt.