Bioturbierende Makroinvertebraten können den mikrobiellen Stickstoffkreislauf in aquatischen Sedimenten vermutlich erheblich stimulieren. Vor dem Hintergrund der hohen Belastung limnischer und brackiger Ökosysteme mit Nitrat und Ammonium kommt diesem Phänomen eine überaus wichtige ökosystemare Funktion als Senke für anorganische Stickstoffverbindungen zu. Der eigentliche Ort der stimulierten mikrobiellen Stoffumsetzungen, das Ökosystemkompartiment 'Wohnröhre' (gemeinsames Habitat von Makroinvertebraten und Mikroorganismen) ist in bisherigen Studien fast immer ausgeklammert worden, so dass keine Details über das quantitative Ausmaß der dort stattfindenden Prozesse bekannt sind. Daher soll die mikrobielle Lebensgemeinschaft der Wohnröhren bioturbierender Makroinvertebraten erstmals mit moderner Methodik auf (1) struktureller Ebene (Fluoreszuenzin-situ-Hybridisierung und Mikroautoradiografie) und (2) funktioneller Ebene (Mikrosensorentechnik) in Labor- und Freilandexperimenten untersucht werden.
Viele Pflanzenschutzmittel bilden nicht extrahierbare Rueckstaende im Boden, die konventionellen analytischen Methoden nicht zugaenglich sind. Untersuchungen dieser Pestizidfraktion deuten darauf hin, dass die Belastung des Bodens mit Pflanzenschutzmitteln bisher moeglicherweise unterschaetzt wurde. Das Herbizid Bentazon wird im Boden ueberwiegend in Huminstoffe eingebaut. Da Regenwuermer grosse Bedeutung fuer die Umsetzung organischer Materialien, insbesondere Huminstoffen, haben, wird in Laborexperimenten der Einfluss dieser Tiergruppe auf die Bindung von radioaktiv markierten Bentazonrueckstaenden untersucht. Ferner werden Veraenderungen des Metabolitspektrums im Boden und die Verteilung von Bentazon in Regenwuermern analytisch und autoradiographisch erfasst.
Untersuchungen zu Wirkmechanismen von Schneckenbekaempfungsmitteln auf Metaldehyd- oder Carbamatbasis bei als Landwirtschafts- und Gartenschaedlinge bedeutenden Landlungenschnecken: histologische, ultrastrukturelle und autoradiographische Studien nach oraler bzw dermaler Applikation verschiedener Formulierungen zur Lokalisierung der Zielzellen; es werden enzymhistochemische, biochemische und immunocytochemische Untersuchungen durchgefuehrt. Ziele: Verbesserung vorhandener Schneckenkornformulierungen, Entwicklung neuer, eventuell schneckenspezifischerer Substanzen als Ersatz fuer unspezifische, dh fuer Non-target-Organismen giftige Substanzen.
Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in einer Bewertung verschiedener physikalischer Messprinzipien, Verfahren und Methoden zur nichtinvasiven Überwachung des Zustandes des Inventars von TLB bei verlängerter Zwischenlagerung. Damit sollen Möglichkeiten eruiert werden, Veränderungen der Brennelemente bzw. der aufnehmenden Behälterstrukturen über sehr lange Zeiträume von mehreren Jahrzehnten erkennen zu können, ohne die Behälter zu öffnen. Mit einem geeigneten Verfahren oder einer Verfahrenskombination könnte damit ein wichtiger Beitrag zur Langzeitsicherheit zwischengelagerter hochradioaktiver Abfälle geleistet werden, da mit einem solchen Verfahren Aussagen über die Transport- und Konditionierungsfähigkeit der Abfälle vor Verbringung im Endlager möglich wären. Das Verbundvorhaben ist in die folgenden 10 Arbeitspakete gegliedert (Bearbeitungsmonate in Klammern): AP1: Allgemeine Analyse des Standes von Wissenschaft und Technik (M1-6, TUD, HSZG) AP2: Methodenscreening für Strahlungsemission, Myonen und Thermographie (M5-12, TUD) AP3: Methodenscreening für Schwingungsspektroskopie (M5-12, HSZG) AP4: Analysen zum Gamma- und Neutronenstrahlungsfeld mittels Monte-Carlo-Simulation (M13-M33, TUD) AP5: Monte-Carlo-basierte Analysen zur Bewertung der Myonen-Radiographie (M13-M33, TUD) AP6: FEM-Analysen zur Bewertung der Thermographie (M13-M33, TUD) AP7: Entwicklung von Zustandserkennungsmethoden für multimodale Behälterüberwachungsdaten (M13-M33, HSZG) AP8: Experimentelle Analysen für Gammastrahlung und Thermographie (M13-M33, HSZG) AP9: Experimentelle Analysen zur Schwingungsspektroskopie (M13-M33, HSZG) AP10: Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur Behälterüberwachung (M31-M36,TUD, HSZG).
Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in einer Bewertung verschiedener physikalischer Messprinzipien, Verfahren und Methoden zur nichtinvasiven Überwachung des Zustandes des Inventars von Transport- und Lagerbehältern bei verlängerter Zwischenlagerung. Damit sollen Veränderungen der Brennelemente bzw. der Behälterstrukturen über Zeiträume von mehreren Jahrzehnten erkannt werden können, ohne die Behälter zu öffnen, um Aussagen über die Transport- und Konditionierungsfähigkeit der Abfälle vor Verbringung im Endlager zu ermöglichen. Dazu werden durch den Antragsteller die Messverfahren Strahlungsemissionsmessung (Gammastrahlung, Neutronen), Thermographie und Myonenabbildung näher untersucht. Beim Projektpartner HSZG erfolgen Untersuchungen zur akustischen Spektroskopie. Im 1. Jahr werden diese Messverfahren im Rahmen eines vertieften Methoden-Screenings mittels grundlegender physikalischer und technischer Betrachtungen bewertet. Im 2. und 3. Jahr schließt sich eine vertiefte Analyse, Methodenbewertung und Verfahrenskonzeption an. Das Verbundvorhaben ist in die folgenden 10 Arbeitspakete gegliedert (Bearbeitungsmonate in Klammern): AP1: Allgemeine Analyse des Standes von Wissenschaft und Technik (M1-6, TUD, HSZG) AP2: Methodenscreening für Strahlungsemission, Myonen und Thermographie (M5-12, TUD) AP3: Methodenscreening für Schwingungsspektroskopie (M5-12, HSZG) AP4: Analysen zum Gamma- und Neutronenstrahlungsfeld mittels Monte-Carlo-Simulation (M13-M33, TUD) AP5: Monte-Carlo-basierte Analysen zur Bewertung der Myonen-Radiographie (M13-M33, TUD) AP6: FEM-Analysen zur Bewertung der Thermographie (M13-M33, TUD) AP7: Entwicklung von Zustandserkennungsmethoden für multimodale Behälterüberwachungsdaten (M13-M33, HSZG) AP8: Experimentelle Analysen für Gammastrahlung und Thermographie (M13-M33, HSZG) AP9: Experimentelle Analysen zur Schwingungsspektroskopie (M13-M33, HSZG) AP10: Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur Behälterüberwachung (M31-M36,TUD, HSZG).
Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung eines kombinierten Tomographiesystems (NeuRoFast), an der Neutronenanlage ANTARES am FRM-II, dass es ermöglicht Neutronen- und Röntgen-Tomographie mit zusätzlichem Gitter-basiertem Phasen- und Dunkelfeld-Kontrast gleichzeitig an einer Probe durchzuführen. Diese neuen Methodologien soll auf zentrale Fragestellungen im Bereich neuer Polymerkompositmembranen für Redox Flowbatterien und Elektrolyse- und Brennstoffzellen angewandt werden. NeuRoFast baut auf dem derzeit laufenden Projekt NeuRoTom (Förderkennziffer: 05K13VF1) auf, und basiert auf zwei wesentlichen Erweiterungen des ANTARES durch den Projektpartner TUM: Einerseits soll die Implementierung weiterer fortgeschrittener Kontrastmodalitäten - auf der Basis der derzeitig laufenden Arbeiten - erfolgen. Insbesondere soll der gitter-basierte Neutronen und Röntgen-Phasen- und Dunkelfeldkontrast implementiert werden, da sich in bereits durchgeführten Demonstrationsversuchen ein großes Potential dieser Methoden zur Erforschung neuer Batteriesysteme sowie Brennstoff- und Elektrolysezellen abzeichnet. Andererseits soll ein neues Neutronendetektorsystem mit den derzeit höchstmöglichen zeitlichen und räumlichen Auflösungen angeschafft und implementiert werden. Verbunden mit höchstmöglicher zeitlicher und örtlicher Auflösung wird in NeuRoFast ein einzigartiges Analysesystem geschaffen. AP 1: Einbau eines kombinierten Gitter-basierten Röntgen- und Neutronen Phasenkontrast- und Dunkelfeld-Bildgebungsaufbaus AP 1.1: Entwicklung und Aufbau des Systems AP 1.1: Bildverarbeitung AP 1.3: Inbetriebnahme und Charakterisierung des Systems AP 2: Entwicklung und Implementierung eines zeitlich und räumlich höchstauflösenden 'Super-Resolution'-Neutronendetektors am FRM-II AP 2.1: Aufbau des Systems AP 2.2: Inbetriebnahme und Charakterisierung des Systems AP 2.3: Anwendungen.
In Deutschland gibt es mehrere Tausend gültige Genehmigungen zum Umgang mit radioaktiven Stoffen nach § 7 StrlSchV. Hiervon sind ein nicht unerheblicher Teil Genehmigungen zur zerstörungsfreien Materialprüfung. Erfahrungen zeigen, dass die Personendosen der in diesem Tätigkeitsfeld beschäftigten Personen im Vergleich zu anderen nach StrlSchV genehmigungsbedürftigen Tätigkeiten relativ hoch sind. Durch diese Tatsache, in Verbindung mit einem hohen Gefährdungspotential, das durch den ortsveränderlichen Umgang entsteht, ist es sinnvoll, die Personendosiswerte in diesem Tätigkeitsbereich eingehender zu analysieren. Vergleichende Analysen von Expositionsdaten können je nach Detaillierungsgrad der bereitgestellten Daten Hinweise auf besonders dosisintensive Einsatzbereiche und Arbeitsabläufe im Rahmen der mobilen Radiographie geben. Zusätzlich ist zu prüfen, inwieweit aus den Daten Optimierungsempfehlungen hinsichtlich des radiologischen Arbeitsschutzes des Personals ableitbar sind. Das Projekt soll in vier Arbeitspakete unterteilt werden: 1. Arbeitspaket - Identifikation von Arbeitsabläufen und Geräten: Typische Einsatzbereiche, Arbeitsabläufe und im Einsatz befindliche Geräte sind zu identifizieren 2. Arbeitspaket - Regulatorische Anforderungen an die Tätigkeit der mobilen Radiographie: Zusammenstellung der Anforderungen an die Durchführung von Messungen mit und Anforderungen an die Beförderung von Geräten zur mobilen Radiographie 3. Arbeitspaket - Datensammlung: Sammlung von Expositionsdaten des Personals, z. B. durch Auswertung der betrieblichen Dosiserfassung oder aus Dosisdaten des Strahlenschutzregisters des BfS und des Informationssystems ISEMIR (IAEA) 4. Arbeitspaket - Vorkommnisse Aufbereitung und Auswertung von Meldungen über besondere Ereignisse und potentielle Ereignisse 5. Arbeitspaket - Datenanalyse Analyse der Daten hinsichtlich Angemessenheit und Wirksamkeit regulatorischer Anforderungen, mit dem Ziel, den radiologischen Arbeitsschutz zu optimieren.
Im hier vorgeschlagenen F/E-Verbundvorhaben sollen fortschrittliche MH-Speichermodule entwickelt werden, in denen optimierte leicht-metallbasierte HGV (basierend auf Mg- und Ti-haltigen Legierungen) zum Einsatz kommen sollen. Die gesamt Wertschöpfungskette von der Werkstoffherstellung und -charakterisierung über die Auslegung bis zur Erprobung von fortschrittlichen MH-Speichermodulen soll im Vorhaben abgebildet werden, um eine spätere industrielle Umsetzung mit den relevanten industriellen Partnern zeitnah und direkt zu ermöglichen. Als Projektziel soll die Übertragung der erlernten Erkenntnisse und Fähigkeiten hinsichtlich der großtechnischen Umsetzbarkeit an einer ausgewählten Demonstratoranwendung validiert werden. Die Aufgabe der TU Berlin ist dabei vor allem die in-operando-Untersuchung der Wasserstoff-Verteilung zur Optimierung der Materialstruktur. Mit diesen Untersuchungen wird das Hauptziel verfolgt, technisch relevante Systemlösungen abzuleiten, HGV derart herzustellen und in entsprechende Speicherbehälter so zu integrieren, dass sie dauerhaft form- und damit alterungsbeständig bleiben, was den Weg für deren technische Nutzung auf industriellem Maßstab ebnet. Zur Erreichung der Vorhabenziele werden in diesem Teilvorhaben tomographische und radiographische in-situ Methoden eingesetzt, die es ermöglichen die Wasserstoffverteilung sowie die Mikrostruktur und -morphologie der Materialien zwei- bzw. dreidimensional während der Hydrierung und Dehydrierung zu untersuchen. Hierbei werden sowohl schnelle Echtzeitmessungen als auch sehr hochortsaufgelöste (bis 1 Mikro m) in-situ Neutronen Tomographie- und element-selektive ex-situ Synchrotron-Tomographie-Untersuchungen durchgeführt. Unter anderem wird dabei auch erstmalig ein hochortsauflösendes Detektorsystem aufgebaut und eingesetzt, um die 3D-Struktur-Eigenschaftsbziehungen zwischen Gefügemorphologie und Wasserstoffverteilung aufzudecken.
In diesem F/E-Verbundvorhaben sollen weltweit erstmalig die mikroskopischen Vorgänge des Gas- und Wärmetransfers während der Hydrierung-Dehydrierung von Hydrid-Graphit-Verbundmaterialien (basierend auf magnesium- und titanhaltigen Legierungen) und die sich daraus ergebenden morphologischen und gefügeseitigen Veränderungen mittels bildgebender In-operando-Methoden in Echtzeit untersucht werden. Mit diesen Untersuchungen wird das Hauptziel verfolgt, technisch relevante Systemlösungen abzuleiten, HGV derart herzustellen und in entsprechende Speicherbehälter so zu integrieren, dass sie dauerhaft form- und damit alterungsbeständig bleiben, was den Weg für deren technische Nutzung auf industriellem Maßstab ebnet. Speziell darauf abgestimmte und für die Anwendung im Bereich der Wasserstoffspeicherung angepasste Graphitwerkstoffe werden entwickelt und charakterisiert. AP1 Analysen/Konzepte Demonstrationsanwendungen A1.1 Definition technischer und ökonomischer Anforderungen, Erarbeitung Anlagenkonzepte für mögliche Demonstrationsanwendungen A1.2 Prüfung Übertragbarkeit HGV-Herstellungsroute und unterschiedlicher Graphitmodifikationen auf großtechnische Machbarkeit (Produktionsanlagenkonzept) A1.4 Rohstoffscreening AP2 Herstellung HG-Verbundwerkstoffe A2.1 Strukturierte Auswahl Naturgraphite (Minen, Partikelgrößen) A2.2 Herstellung Additive (Expandate und Mahlungen, z.B. GFG5) A2.3 Kombinationen Naturgraphit/synthetischer Graphit (z.B. Fasern, synthet. Folien) AP3 Werkstoffcharakterisierung A3.2 Messung Gaspermeation axiale und radiale Richtung A3.11 Analyse Zusammenhang zw. 3D-Strukturdaten und Wärme- und Stofftransporteigenschaften sowie HGV-Zyklierfähigkeit AP4 In-operando-Neutronen-Radiographie und -Tomographie von MH-Speichermodulen A4.1 Anpassung/Erprobung MH-Teststands AP5 FEM-Simulationen A5.7 Auslegungsrechnungen für in AP1 genannte Demonstratoranwendungen (Fallunterscheidungen) AP6 Demonstratoranwendung A6.1 Auswahl Demonstratoranwendung AP7 Verwertung der Ergebnisse.
Im Rahmen eines durch das BMBF geförderten Verbundprojektes (2012-2015) wurde eine kompakte Neutronenradiographieanlage für die Charakterisierung radioaktiver Abfälle entwickelt. Hierbei hat sich gezeigt, dass die Neutronenradiographie in Verbindung mit der Neutronenaktvierungsanalyse einen bedeutenden Mehrwert in Bereich der zerstörungsfreien Materialprüfung erzielen kann. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen ist es das Ziel des beantragten Forschungsprojektes, die Radiographie mit schnellen Neutronen dahingehend weiterzuentwickeln, dass mit einer kompakten Anlage großvolumige Proben (bis zu 200-l) untersucht werden können. Bei der Überwachung von kerntechnischen Anlagenkomponenten besteht z.B. die Aufgabe, neben den reinen Werkstoffeigenschaften auch das Vorhandensein von Wasser zu prüfen. Insbesondere bei druck- und aktivitätsführenden Komponenten stellt dies eine erhöhte Herausforderung dar. Schwerpunkt der Forschungsarbeiten ist die Entwicklung eines geeigneten Detektorkonzeptes. Sowohl am PSI in der Schweiz, als auch am FRM-II in Garching bei München gibt es hierfür schon fortgeschrittene Forschungsansätze. Allerdings ist die dort entwickelte Technologie nicht direkt für die Werkstoffprüfung in kerntechnischen Anlagen anwendbar, da sie an einen Forschungsreaktor gekoppelt und somit ortsgebunden ist. Durch die synergetische Kopplung der Radiographie mit der Neutronenaktivierung kann ein bisher technisch nicht genutzter Informationsgewinn für die Werkstoffprüfung erzielt werden. Arbeitspaket 1: Einarbeitung und Vertiefung in das Thema; Arbeitspaket 2: Neutronenphysikalische Simulationen; Arbeitspaket 3: Überprüfung der IAEA-Datenbanken bzgl. der relevanten Wirkungsquerschnitte; Arbeitspaket 4: Studie zur Auswahl und Gestaltung des Szintillators; Arbeitspaket 5: Entwicklung des Gesamtanlagenkonzeptes Arbeitspaket 6: Experimentelle Studien; Arbeitspaket 7: Benchmark der Simulationsergebnisse mit den Experimenten; Arbeitspaket 8: Erstellung der Dissertation.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 44 |
| Land | 3 |
| Wissenschaft | 11 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 39 |
| Text | 5 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 5 |
| Offen | 39 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 42 |
| Englisch | 4 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 5 |
| Keine | 25 |
| Webseite | 14 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 15 |
| Lebewesen und Lebensräume | 26 |
| Luft | 13 |
| Mensch und Umwelt | 44 |
| Wasser | 13 |
| Weitere | 44 |