Das Projekt "Biophysicical models for the effectiveness of different radiations" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, GmbH durchgeführt. Objective: This project involves experimental and theoretical research towards a better understanding of the biological radiation actions of different radiation fields, with particular emphasis on low doses and low dose rates. It aims at an improvement of our present knowledge on somatic and genetic radiation risks of man and to help develop radiation protection instrumentation to measure the characteristic properties with regard to these endpoints in mixed radiation fields. In addition, the combined action of radiation and chemicals (also of those prevalent in the environment) will be investigated on a mechanistic level. General Information: This goal shall be reached by the development of new models based on: the improvement of biophysical track structure calculations for relevant radiation fields (photons, neutrons, electrons, ions) in particular by introducing structured cell geometry, condensed state cross sections, time dependency, and chemical and biological reactions; various codes of other authors will be compared in critical bench mark calculations; the analysis of such physical to chemical to biological track structures will be improved using new cluster algorithms and by testing biophysical models which will be developed; selective radiation biological experiments with soft X-rays and UV-photons will be performed, as well as with alpha-particles and gamma-rays; the biological systems will include appropriate transformational and inactivation assays, etc. The usefulness of a better understanding of radiation effects on members of the public has often been described in the radiation protection literature. This understanding is necessary also to improve the protection of workers and the public in the ALARA-sense of the IRCP, where overestimations of radiation risks might lead, for example, to a not optimum allocation of large resources. Collaboration is foreseen with other projects working on the improvements of dosimeters and on biological radiation effects. Achievements: Objectives of the project include calculation of secondary electrons produced in a water molecule and in a water cluster by proton and electron impact to investigate the influence of physical state on double differential ionization cross sections, testing of the geometry routines simulating a lymphocyte and calculation of single strand breaks (SSB), double strand breaks (DSB) and fields of dicentric chromosomes using simple models of deoxyribonucleic acid (DNA) interaction. A set of calculations of the double and single differential cross sections for secondary electron emission as a function of angle and secondary electron energy have been completed for the case of proton impact on a water molecule and a cluster of water molecules using methods developed for electron impact. ... Prime Contractor: GSF-Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH; Oberschleissheim; Germany.
Das Projekt "Katalytische Addition von Stickstoff-Nucleophilen an Mehrfachbindungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Kaiserslautern, Fachbereich Chemie, Lehrgebiet Organische Chemie, Arbeitsgruppe Lukas Gooßen durchgeführt. Das Ziel dieses Forschungsprojekts war die auf mechanistische Untersuchungen gestützte, rationale Entwicklung neuer übergangsmetallkatalysierter Additionsreaktionen von N-, C-, P-, S- und O-Nucleophilen an C-C-Mehrfachbindungen. Im Mittelpunkt dieser Arbeiten sollte dabei die Erschließung der katalytischen Addition von Amiden an terminale Alkine als ein generell anwendbarer, umweltfreundlicher Zugang zur synthetisch wertvollen Substanzklasse der Enamide stehen. In bisherigen Studien gelang es uns, die beschriebene Addition von Amiden an terminale Alkine zu einer präparativ breit einsetzbaren Reaktion zu entwickeln. Neben sekundären Amiden können so mittlerweile auch Imide, Thioamide und primäre Amide an eine Vielzahl von Alkinen unterschiedlicher Funktionalität in guten Ausbeuten addiert werden. Der Katalysator ist in situ aus kommerziell verfügbaren Bis(2-methallyl)(cycloocta-1,5-dien)ruthenium(II) ((cod)Ru(met)2) zugänglich und ohne besonderen apparativen Aufwand einfach handhabbar. Je nach verwendetem Phosphin und Additiv kann regio- und stereoselektiv das E bzw Z-konfigurierte anti-Markovnikov Enamid dargestellt werden. In umfangreichen mechanistischen Studien wurden neue Erkenntnisse zum Reaktionsmechanismus der Hydroamidierung gesammelt. Dabei konnte unter anderem nachgewiesen werden, dass keiner der ursprünglichen Liganden der Rutheniumquelle (cod)Ru(met)2 während der Katalyse am Rutheniumzentrum verbleibt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein wesentlich kostengünstigeres Hydroamidierungsverfahren entwickelt, bei dem der Katalysator in situ aus einfachem Rutheniumtrichlorid-Hydrat erzeugt wird. Vielleicht der bisher größte Erfolg dieses Projektes war die Entwicklung von Katalysatoren, die erstmals die Addition von primären Amiden an terminale Alkine erlauben. Entscheidend dabei ist die Verwendung anspruchsvoller, chelatisierender Phosphinliganden in Kombination mit starken Lewis-Säuren als Co-Katalysatoren. Diese Methode eröffnet die regio- und stereoselektive Darstellung von ansonsten schwer zugänglichen Synthesebausteinen und Naturstoffen. In weiteren Arbeiten sollen zunächst die mechanistischen Arbeiten abgeschlossen werden. Danach soll die Anwendungsbreite der Hydroamidierung anhand der Synthese komplexer Naturstoffe demonstriert werden. Abschließend soll Hinweisen nachgegangen werden, dass sich die Regioselektivität der Hydroamidierung bei Verwendung von anderen Übergangsmetallkatalysatoren umkehren lässt.
Das Projekt "Korrosion in Biokraftstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Im Rahmen des Projektes soll zunächst eine Sachstandserhebung zu aktuellen Kraftstoffnormungen und Kraftstoffen aus dem Feld in Deutschland und Brasilien durchgeführt werden. In einem weiteren Ziel sollen anhand von Versuchen grundlegende Aussagen zu Materialverträglichkeiten in den verschiedenen Kraftstoffen erarbeitet werden. In Zusammenarbeit mit dem brasilianischen Instituto Nacional de Tecnologia (INT) wird geprüft, welche Ergebnisse aus Deutschland auf brasilianische Verhältnisse übertragbar sind und umgekehrt, wodurch ein erheblicher Nutzen auf beiden Seiten entsteht. Nach Klärung der Zusammensetzung normgemäßer und im Feld eingesetzter Kraftstoffe mit Biokomponenten in Brasilien und Deutschland erfolgt die Auswahl repräsentativer und hinsichtlich Korrosion grenzwertiger Kraftstoffzusammensetzungen. Auf Basis eines DoE-Ansatzes (Design of Experiments) soll zunächst die Signifikanz von Wechselwirkungen zwischen Blendkomponenten (Ethanolgehalt, Wasseranteil, Verunreinigungen) untersucht und bewertet werden. Im Anschluss erfolgt die Auslagerung von Werkstoffproben in Biokraftstoffen zur Ermittlung der Materialverträglichkeiten in Anlehnung an die Prüfrichtlinie VDA 230-207. Für die Versuchsauswertung werden REM-Untersuchungen durchgeführt, metallographische Schliffe angefertigt und Kraftstoffanalysen zur Bestimmung des Metalleintrags in den Prüfkraftstoff vorgenommen. Hierdurch werden Grundlagen zum Verständnis der Korrosionsmechanismen, zur Korrosionsprävention, zum Korrosionsschutz und zur Werkstoffauswahl erarbeitet. Abschließend wird die Bewertung im Hinblick auf die Übertragbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Brasilien nach Deutschland und umgekehrt mit Schaffung einer Bewertungsgrundlage für die Übertragung von Felderfahrungen durchgeführt. Angestrebt wird ferner die Erstellung von Korrosivitätsklassen zur landesunabhängigen Abschätzung des Gefährdungspotenzials der jeweiligen Kraftstoffe. Den Verbrauchern können durch die Erkenntnisse entscheidende Informationen zur Verträglichkeit von Werkstoffen vermittelt werden. Die langjährigen Erfahrungen bei der Verwendung von Bioethanolbeimischungen aus Brasilien werden technologisch nutzbar gemacht. Durch wissenschaftlich abgesicherte öffentliche Verbraucherinformationen kann eine Erhöhung der Akzeptanz der Biokraftstoffe beim Verbraucher erzielt werden und die Produktentwicklung wird durch den öffentlich verfügbaren Wissenszuwachs bezüglich der Materialverträglichkeiten verbessert. Die Schaffung einer übergreifenden Vergleichsgrundlage gibt die Voraussetzungen für die schnellere Entwicklung sicherer, effizienterer Produkte, wie sie der Markt und die Gesellschaft verlangen. Die Ergebnisse können außerdem in die Überarbeitung von designrelevanten Richtlinien, z.B. VDA 230-207, einfließen. Die erlangten Erkenntnisse zur Schadensprävention fördern die Ressourceneffizienz durch einen verminderten Werkstoff- und Energieeinsatz und die Vermeidung der Freisetzung umweltgefährdender Stoffe.
Das Projekt "The Formation of Peroxyacetyl Nitrate (PAN) in Summer Smog" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz durchgeführt. Peroxyacetyl nitrate (PAN) is an important component of summer smog. It can cause eye irritation and plant damage. PAN is also a temporary reservoir for reactive intermediates involved in summer smog formation. Therefore it is essential to know the kinetics and mechanism of its formation and destruction for inclusion in models of atmospheric chemistry. PAN is formed as a secondary product following the OH radical initiated photo-oxidation of acetaldehyde, which leads to the generation of peroxyacetyl radicals. Peroxyacetyl radicals may either react with NO2 to generate PAN or with NO to form radical products and CO2. The aims of this project are: (i) to determine the branching ratio between the two reactions, (ii) to determine the rate and mechanism of the thermal decomposition of PAN analogues.
Das Projekt "Reaktion und Transport in einzelnen pyrolysierenden Holzpartikeln - Modellierung und experimentelle Validierung mit in situ-Messungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Energietechnik, Fachgebiet Energieverfahrenstechnik und Umwandlungstechniken regenerativer Energien durchgeführt. Experimental investigation on the pyrolysis behavior of thermally thick wood particles, with focus on condensable volatiles evolution. Gain further knowledge about the pyrolysis mechanism, more specifically on the secondary reactions taking place as result of solid-vapor interactions. Development of a mathematical model to describe the pyrolysis process in a single particle, including all the relevant transport phenomena as well as primary and secondary reactions of tar, investigated experimentally.
Das Projekt "Sub project E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Zentralinstitut für Engineering, Elektronik und Analytik (ZEA), Analytik (ZEA-3) durchgeführt. Ziel der Untersuchungen ist die Identifizierung der Reaktionswege, die zu T&O-Komponenten führen. Auf Basis dieser Reaktionswege werden Maßnahmen vorgeschlagen, die zur Reduzierung der T&O-Komponenten führen. Dabei soll auf Oxidations-Methoden zurückgegriffen werden, die bereits in der Wasseraufbereitung des Wasserwerks in Wuxi eingesetzt werden. Durch die Kombination von High-End-Analytik, Simulation von Abbauprozessen und die Optimierung der Oxidation wird eine Verbesserung der Wasseraufbereitung für die extrem komplexe Situation am TaiHu vorgeschlagen. Erstmals wird hier die Simulation von Abbauprozessen zur Optimierung der Wasseraufbereitung eingesetzt. Diese Kombination der High-End-Analytik, Simulation von Abbauprozessen und Oxidationsoptimierung stellt einen neuen Ansatz zur Vermeidung von T&O-Komponenten dar. Die Arbeitsplanung sieht daher eine möglichst vollständige Charakterisierung des Rohwassers vor. Zusätzlich wird das Oxidationsverhalten der identifizierten T&O Komponenten untersucht. Die gewonnenen Erkenntnisse fließen anschließend in die Optimierung der Oxidation ein. Danach erfolgt eine Bewertung der Ergebnisse auf der Basis von Analytik und Toxikologie. Der Transfer findet zunächst an die Tongji-Universität statt und wird dann gemeinsam mit den Kollegen von der Tongji-Universität an die Wasserwerke am TaiHu übergeben.
Das Projekt "Safety studies with nuclear fuels, 1988-1991" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von European Commission, Joint Research Centre (JRC). Institute for Transuranium Elements (ITU) durchgeführt. Objective: To study mechanisms and properties determining fuel and fission product behaviour during both, base and off-normal conditions. This activity involves unirradiated and irradiated 'classical' and 'improved' fuel samples of various composition and over a wide range of temperatures, up to very high burn-up, and makes use of appropriate computer models. The final aim of the activity is the improvement of the safety of fuel operation in a reactor. General Information: Progress to end 1990. The Laboratory continued its cooperation with the International Fission Gas Release Project Riso III (Dk) by incorporating the extensive experimental data resulting from the programme into the OFT data bank and evaluating them with existing TU fuel performance codes. - The OECD-coordinated activity for analysing fuel and fuel debris of the Three Mile Island (TMI) damaged reactor has been concluded. An apparatus for thermal diffusivity measurements on active specimens with the laser flash technique has been constructed. - Nitride fuels with a 'tailored' structure and heterogeneous fuels (U, Pu)O2 and UN) were fabricated for short-term irradiations in the HFR-reactor. Irradiations of fuels for future reactors to test their behaviour at the beginning of life (BOL) and at the end of life (EOL), NILOC (HFR) and NIMPHE (PHENIX), respectively, have been continued. Out-of-pile tests were performed to study changes in structure and composition of mixed nitride fuel pins in an axial temperature gradient. - Measurements of the heat capacity of UO2 up to 8000K were concluded and the results are being analysed. Radiative properties of oxides (thoria, urania, zirconia) were measured in the solid and the liquid range. A model for the total emissivity of urania was developed. - The code MITRA has been adapted to perform source term calculations. A computer code for the calculation of the thermo chemical equilibrium of fission products was written and a database for fission product compounds has been implemented with interface to the SOLGASMIX/MITRA codes. A shielded Knudsen cell for irradiated UO2 fuel has been assembled. - Work in 1990 on the safety of nuclear fuels has resulted in 33 (status September '90) contributions to conferences, articles in scientific journals, reports and chapters in books; two patents were granted. Detailed description of work foreseen in 1991 (expected results). Riso III results will undergo final evaluation and fuel work will concentrate on MOX fuel and on the structural and chemical changes at local burn-ups of up to 15 per cent . Laboratory work will principally deal with SIMFUEL with 6 and 8 per cent burn-up. Modelling work will continue. Annealing tests will be performed under oxidizing and reducing atmosphere on U02 samples irradiated up to 55 GWd/t, in order to determine fission gas release as a function of O/M . A remotely controlled thermal diffusivity apparatus will be mounted in a hot cell. BOL and EOL irradiations NILOC and ...
Das Projekt "Verbesserung der Qualitaet von Biogas mit dem Ziel der Erhoehung seines Heizwertes auf Heizgasstandard" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landeshauptstadt Stuttgart, Tiefbauamt durchgeführt. Objective: To construct a plant for the purification of biogas produced in a sewage treatment plant and to upgrade its calorific value. A projected 10 000 m3 of biogas will be processed daily. General Information: The biogas, which contains a high percentage of CO2, has a calorific value of 7.45 Kwh/m3. In addition, for final use H2S should be eliminated from the biogas. In order to reach the prescribed calorific value of 11.2 Kwh/m3 it may be necessary to add some hydrocarbons such as propane. The CO2 and H2S are removed in a regenerative alcanolamin process (MEA) for which the required steam of the MEA-lye is obtained from the sludge incineration plant. The condensate is conveyed back to the boiler on the sludge incineration plant. For purification the sewage gas has to go through the following process: - removal of CO2 and H2S by means of regenerative alcanolamine scrubbing; - drying, compression and absorption on activated aluminium oxide; - analysis of the CO2 content and dew point of the purified gas; - odorization with a pungent substance added by metering pump; - conditioning of the purified gas with LPG, to comply with the prescribed calorific value for fuel gas. Achievements: Experimental operation of the plant carried out from 5/9 to 11/9/1985 with the agreement of the Public Works Department and the City Gas Company was successfully completed. During this period approx. 40000 m3 purified sewage gas of natural gas quality were fed into the city's mains gas supply. The plant was thus deemed to be accepted and was transferred to the authority of the Public Works Department on 12/9/1985. Output Data of the plant were the following: Crude gas approx. 606 Nm3/h CO2 approx. 36 - 38 per cent vol. H2S approx. 270 - 320 mg/Nm3 N2 + 02 approx. 0.6 - 1.8 per cent vol. t approx. 20 deg. C. Purified gas max. 369 Nm3/h min. 128 Nm3/h. From commissioning in September 1985 until the end of 1988 3.8 million m3 of purified gas have been produced. This is equivalent to 3.7 million litres or 3.2 million kg of heating oil. The guaranteed performance of the plant is exceeded and the consumption of operating materials falls below the stated values. Despite increased output the guaranteed composition of purified gas is below the required levels. Operating costs of the main sewage plant are slightly reduced by sewage gas processing.
Das Projekt "Verbrennung von Kohle fuer das Brennen von Ziegelsteinen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gebrüder Löhlein Ziegelwerke durchgeführt. Objective: To convert a brick kiln fired with heavy oil to coal firing and to examine the effects of the burning of coal on the specific heat consumption, the quality of the product and the occurring ashes. On the basis of preliminary examinations on other kilns, an energy saving of more than 55 per cent is anticipated compared with oil-firing. General Information: The brick tunnel kiln to be converted to coal firing is to be equipped with an intermittent coal firing facility and tested. For this purpose, the necessary coal preparation facilities (feed bunker, transport systems, hammer mill, daily bunker and coal stokers at the blowing in points) and the special burner systems are to be developed and adapted to suit the specified tunnel kiln. The overall system will then be tested and, if necessary, modified depending on the product quality. Finally, the operating efficiency of the coal firing facility is to be tested during a longer demonstration operation period. The concept for the coal firing facility was based on the use and testing or different types of coal with various grain sizes to be able to optimize the requirements on coal quality and grain size both for separation and charging. The driest possible fine coal with a grain size of 0 - 6 mm is necessary for the blowing device. The erected preparation facilities comprise a feed bunker, from which the rough coal is conveyed to the hammer mill via a dispatch belt. After being ground to the necessary grain size, the fine coal is transported by pipe chain conveyers to the dosing appliances on the tunnel kiln in the form of coal stockers. They intermittently charge a coal-air mixture into the combustion planes of the kiln through lateral slits via so-called guide tubes. The ends of the tubes, which are fitted with baffle plates, protrude into the combustion channel. They are incandescent (hot bulb ignition) and cause the ignition of the mixture. Charging is effected in a 30-second rhythm alternating with every fourth row of the burner tubes. In the cases of intermittent charging, the coal-air mixture is pressed against the baffle plate with a high pressure and passes into the furnace area via the lateral slits in the incandescent tubes. Combustion is almost explosive. The intermittent control of the air feed is effected by a central closed-loop control facility via solenoid valves. Achievements: In a 26 week operation period, a mean fuel consumption of 1500 kJ/kg of fired bricks including drying was achieved. This corresponds to an energy saving of about 42 per cent when compared to operation with heavy heating oil. Although the target was not achieved, a considerable saving quota was realized. In the meantime, the facility has been demonstrated to several hundred interested parties from the brick industry and has therefore made an important contribution to the necessary spread of the experience and information gained in the course of this project.
Das Projekt "Erzeugung von Wasserstoff fuer die Hydrierung von Schweroel und Kohle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Veba Öl AG durchgeführt. Objective: The aim of the overall project were the planning, construction and industrial testing of a commercial-size entrained-flow gasification plant for the generation of hydrogen, which can be operated on solid fuels, e.g. pyrolysis coke and coal just as well as on liquid hydrogenation residues. The objectives of this project were the determination of data enabling an evaluation of the technical feasibility, the possibilities for official approval and the economic viability of the demonstration plant before the final decision on its construction was taken. Parallel to the planning of the demonstration plant, gasification tests were to be made in an existing pilot plant. These tests were in the first place to determine the design data for the demonstration plant as well as to test and to improve the solid feeding-system and the gasification burner. See project LG/20/84/DE. General Information: For the hydrogenation of coal or heavy oil, a major consideration is the economical and environment-friendly utilization of the hydrogenation residues containing heavy metals which become available as unavoidable by products. As against possible combustion, the gasification of the hydrogenation residues provides the advantage that, in addition to environmentally safe disposal of the residues, it is also possible to produce the hydrogen required after the hydrogenation units. For energetic reasons the direct feeding of the hot hydrogenation residues to the gasification seems to be the most appropriate solution. Because of the interconnection of the gasification and the hydrogenation plants is, therefore, largely dependent on the availability of the residue gasification. In order to avoid this it is necessary to provide for the disconnection of the two processes. This disconnection requires the solidification of the liquid residues and the intermediate storage of the solidified residues. Solidification can be effected by pyrolysis of the hydrogenation residues in indirectly heated rotary drums. The coke from the pyrolysis can be used for hydrogen generation. Because of the production of pyrolysis oil, the residue pyrolysis enables an increase of the total oil yield of hydrogenation plants. The dosage of the solid fuels to the pressurized gasification reactor would be carried out with an extruder feeding-system developed on pilot plant scale by VEBA OEL AG and Maschinenfabrik Werner and Pfleiderer. This feeding system consists essentially of a twin-screw extruder. The finely ground fuel and a small portion of a liquid binding-agent are metered pressure-free into the extruder. Hydrocarbons (heavy oils, used oils) as well as water can be used as binding agents. In the extruder, the solid fuel and the binding agent are first mixed, whereupon the mixture is compressed to a pressure above the reactor pressure. The optimum liquid content for the operation of the extruder depends greatly on the type and granulation of the solid fuel. The compacted fuel leaves ...
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| Förderprogramm | 802 |
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