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Ausschreibung des BfS: Validierung des atmosphärischen Ausbreitungsmodells ARTM durch experimentelle Untersuchungen

Bewerbungsfrist: 08. Januar 2019, 15:00 Uhr
Aufgabenstellung

Eine wichtige Aufgabe des Bundesamtes für Strahlenschutz besteht darin, aus den Jahresaktivitätsableitungen radioaktiver Stoffe mit der Fortluft aus kerntechnischen Anlagen die zusätzliche Strahlenexposition der Bevölkerung zu berechnen und darüber jährlich Bericht zu erstatten (Langzeitausbreitung). Ein zweiter Schwerpunkt liegt in der Berechnung der Strahlenexposition aufgrund der Einwirkung von Dritten (Kurzzeitausbreitung). Für beide Aufgabestellungen werden  Ausbreitungsmodelle auf der meteorologischen Mikro- und Meso-γ Skala eingesetzt. 

Das Langzeitausbreitungsmodell ARTM (Atmosphärisches-Radionuklid-TransportModell) wurde auf Grundlage des Referenzmodells AUSTAL2000 (Berechnung der Transportprozesse konventioneller Luftschadstoffe in der Atmosphäre) entwickelt und für die Anwendung nach der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zu § 47 der Strahlenschutzverordnung (AVV) sowie der Störfallberechnungsgrundlagen (SBG) erweitert. Die in ARTM integrierten Berechnungsgrundlagen spiegeln den aktuellen Stand von Wissenschaft und Technik wider. Das Kurzzeitausbreitungsmodell LASAIR wurde speziell für das BfS entwickelt und dient zur Berechnung der Ausbreitung und Strahlenexposition von kurzzeitigen radioaktiven Freisetzungen. Allerdings wurden beide Ausbreitungsmodelle bis dato nur durch umfangreiche Vergleichsberechnungen verifiziert, aber noch nicht ausreichend validiert. Aus diesem Grund soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens explizit das Ausbreitungsmodell ARTM durch experimentelle Untersuchungen validiert werden. 

Kenntnisstand und Rahmenbedingungen

In der TA Luft werden Vorgehensweise, Rechenverfahren, Randbedingungen und Parameter zur Beurteilung der Ausbreitung betrieblicher konventioneller Luftbeimengungen beschrieben. In diesem Zusammenhang ist die Nutzung eines Lagrangeschen Partikelmodells als Ausbreitungsmodell festgelegt. Auf dieser Grundlage wurde das modellgestützte Beurteilungssystem für den anlagenbezogenen Immissionsschutz AUSTAL2000 entwickelt. 

In der derzeit zu überarbeiteten Form der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zu § 47 StrISchV (AVV) und der Störfallberechnungsgrundlagen zu § 49 StrISchV wird das bisher in AVV und SBG vorgeschriebene Gauß-Fahnenmodell durch ein LagrangePartikelmodell ersetzt werden. In diesem Zusammenhang wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens StSch 4443 „Entwicklung, Validierung und Bereitstellung eines atmosphärischen Ausbreitungsmodells für luftgetragene radioaktive Stoffe auf der Basis des Ausbreitungsmodells AUSTAL2000 der neuen TA-Luft“ das Lagrangesche Partikelmodell ARTM entwickelt. Mit ARTM können nun der Gelände- und Gebäudeeinfluss, die zeitliche Variation wichtiger Parameter wie Windfelder, Emissionsquellstärke sowie situationsabhängige Abgasfahnenüberhöhung und die meteorologische Stabilität der Atmosphäre berücksichtigt werden. Im Rahmen der sich anschließenden Forschungsvorhaben 3608S05005 „Erweiterung und Validierung von ARTM für den Einsatz als Ausbreitungsmodell in AVV und SBG“ und 3612S50007 „Ergänzende Untersuchungen zur Validierung des Atmosphärischen Radionuklid-Transport-Modells (ARTM)“ wurden erste Verifizierungen zur Eignung von ARTM für den Einsatz in den Störfallberechnungsgrundlagen z. B. zur Bestimmung des Kurzzeitausbreitungsfaktors, und für die Berücksichtigung des Einflusses von Gebäudestrukturen auf das Windfeldmodell durchgeführt. Diese Untersuchungen stellen jedoch Spezialfälle dar und spiegeln nicht die typische Anwendung von ARTM (Berechnung der Strahlenbelastung im direkten Umfeld kerntechnischer Anlagen) wider.

Einzelzielsetzungen/ Gliederung der Aufgabe

AP 1: Ermittlung und Zusammenstellung des aktuellen Standes von Wissenschaft und Technik hinsichtlich der theoretischen und experimentellen Validierung von Lang- und Kurzzeitausbreitungsrechnungen sowie atmosphärischer Messtechnik

AP 2: Ermittlung von potentiell geeigneten Untersuchungsgebieten im Bundesgebiet sowie Durchführung von Ausbreitungsrechnungen als Grundlage für die zu erarbeitende Messstrategie – Machbarkeitsstudie  

AP 3: Erarbeitung einer Messstrategie zur Durchführung luftchemischer Messungen von radioaktiven bzw. konventionellen chemischen Stoffen im Umfeld von Emittenten   

AP 4: Erarbeitung der Messstrategie für die Durchführung von meteorologischen Messungen

AP 5: Durchführung von zwei Messkampagnen

AP 6: Datenmanagement sowie Dokumentation und Veröffentlichung der Ergebnisse

 

Weitere Informationen zur Ausschreibung finden Sie hier.