Die Beherrschung der Energie hat alle großen technologischen Fortschritte ermöglicht: von der Industrialisierung über die Verkehrsrevolution bis hin zur Verbesserung der Lebensbedingungen… Unsere Fähigkeit, Energie zu erzeugen und zu nutzen, war entscheidend für unsere Menschheit. Heute ist es an der Zeit, nach Effizienz, kohlenstofffreier Energie, Sparsamkeit und Ausgewogenheit im Energiemix zu streben. Unsere Gründer arbeiteten in der Kernforschung, bevor sie sich zusammenschlossen, um DAES zu gründen. Sie waren an internationalen Großprojekten in führenden Instituten beteiligt, mit denen wir weiterhin durch technische Studien oder Programme wie CERN K
In enger Zusammenarbeit mit den Projektteams des Kunden und des Endkunden übernehmen wir die Definition von Modellen, Studien, Iterationen zur Optimierung, die Analyse von Szenarien und die Entwicklung von spezifischen Werkzeugen oder Methoden, die für zukünftige Entwicklungen verwendet werden können. Unsere Teams befassen sich mit der Untersuchung sämtlicher physikalischer / multiphysikalischer Phänomene: Mechanik, Fluidik, Thermik, Optik, Elektromagnetismus, Dynamik, Seismik…
Die zivile Atomindustrie bleibt eine wichtige Quelle der Stromerzeugung in der Europäischen Union (ca. 22,1% der gesamten Stromerzeugung im Jahr 2022 laut der ständige Vertretung Frankreichs bei der Europäischen Union mit einer installierten Leistung von fast 1024 GW, gegenüber 38,5% ENR und 39,4% fossil-thermischen Anlagen).
In der Schweiz beträgt der Anteil der Stromerzeugung aus Kernenergie laut demBundesamt für Energie im Jahr 2021 etwa 19% mit einer installierten Leistung von fast 3 GW. 68% entfallen auf Wasserkraftwerke, 11% auf Solarenergie und 2% auf fossile Wärmekraftwerke. In Frankreich macht sie laut RTE im Jahr 2020 mit einer installierten Leistung von fast 61 GW etwa 67% der gesamten Stromerzeugung aus (gegenüber 13% für Wasserkraftwerke, 8% für Windkraft, 7,5% für fossile Wärmeenergie, 2,5% für Solarenergie und 2% für Biomasse). Ihre geringen Auswirkungen auf die Emission von Treibhausgasen (wie CO2) ist derzeit einer ihrer Hauptvorteile gegenüber fossilen Energieträgern.
Normative mechanische Berechnung
Die zivile Nutzung der Kernenergie, insbesondere die Sicherheit und Sicherung von Kernkraftwerken und die Entsorgung und Lagerung von Atommüll aus der Uran-Spaltung, steht immer wieder im Mittelpunkt der Debatte. Die Industrie gibt u. a. über dieAFCEN sehr strenge Bau- und Berechnungsvorschriften heraus, wie z. B. :
- die RCC-M – Regeln für die Auslegung und den Bau von mechanischen Ausrüstungen für DWR-Kernreaktorinseln (Pressurized Water Reactor),
- die RCC-MRx – Regeln für die Auslegung und den Bau von mechanischen Ausrüstungen für Hochtemperatur-, Versuchs- und Fusions-Kernkraftanlagen.
- Andere gleichwertige Regeln, wie ASME III, die in den USA und vielen anderen Ländern herausgegeben und verabschiedet wurden.
Die Verwendung dieser Codes (sogenannte „Bemessungscodes“) erleichtert die Kette von der Planung bis zur Inbetriebnahme und zum Betrieb mechanischer Systeme (aber auch von Bau-, Kontroll- und Energiesystemen), die Planer, Architekten, Hersteller und Betreiber solcher Systeme miteinander verbindet, sowie die Annahme von Begründungsunterlagen bei den Sicherheitsbehörden, die solche Anlagen genehmigen (Behörde für nukleare Sicherheit ASN -für Frankreich- oder das Eidgenössische Nuklearsicherheitsinspektorat ENSI -für die Schweiz).
Pascal SABBAGH, Mitbegründer von DAES, gehört zu den Experten, die zur Arbeitsgruppe CCR-MRx eingeladen wurden, deren Ziel es ist, die bestehenden Regeln zu bereichern und zu verbessern.
Die Simulationstechnologien, über die DAES verfügt, haben den doppelten Vorteil, dass sie den Sicherheits- und normativen Bedenken der Nuklearindustrie Rechnung tragen und gleichzeitig eine Optimierung Ihrer Designprojekte ermöglichen. DAES unterstützt Sie bei der Rationalisierung Ihrer personellen und materiellen Ressourcen im Hinblick auf die geltenden Normen und stützt sich dabei insbesondere auf die Anwendungen ANSYS, M-fem und MRx-fem.
Beispiel für unser Know-how
DAES ist im Bereich der zivilen Nutzung der Kernenergie an Projekten beteiligt, die sich auf folgende Aktivitäten beziehen
- den Bau und Betrieb von Kernkraftwerken
- Analyse von Flüssigkeits- und Gastransportsystemen
- Analyse von Kriechen und Bersten von Rohren
- Unfallsimulation, Pumpen und Ventile, Lagertanks
- der Entsorgung radioaktiver Abfälle und der Einlagerung von Atommüll ;
- Gestaltung von Fässern mit abgebranntem Brennstoff
- Schweißen und Analyse von thermischen Restspannungen, Atommülltanks,…
Zum anderen beteiligt sich DAES zusammen mit renommierten internationalen Partnern an der Entwicklung ehrgeiziger F&E-Projekte zu einem breiten Spektrum von Nukleartechnologien wie der Kernfusion.
DAES trägt seit über fünf Jahren zum ITER-Projekt bei. Sie verfügt über Expertise in der Entwicklung von mechanischen Systemen, die für einen Tokamak, wie der am ITER-Standort im Bau befindliche, typisch sind. Mit ITER soll gezeigt werden, dass es möglich ist, die Energie der Sterne (thermonukleare Fusionsenergie, wie sie im Inneren von Sternen, einschließlich unserer Sonne, stattfindet) zum Nutzen der Menschheit umzuwandeln, um eine erneuerbare, nachhaltige und unerschöpfliche Energiequelle zu erzeugen, die fossile Brennstoffe und Energien ersetzt und so die globale Erwärmung eindämmt. Mit ITER soll aus dieser Fusion (Wasserstoffisotope erzeugen Helium) Energie gewonnen werden, die nach der Industrialisierung des Prozesses zur Erzeugung von Wärme und Elektrizität genutzt werden kann.
DAES unterstützt bei der Konzeption und Dimensionierung solcher Systeme.
First wall blankets
Die Module der „first wall blankets“, die die innere „Haut“ des Tokamaks bilden. Sie müssen große Belastungen unterschiedlicher Art aushalten (thermische Belastungen durch Plasmastrahlung und Neutronenstrahlung, elektromagnetische und seismische Belastungen) : In DAES sind wir besonders an CFD-, thermischen, strukturellen und elektromagnetischen Analysen beteiligt (nach den Regeln von RCC-MR, RCC-MRx, ASME III und ASME VIII).
Test Blanket Modules
Der Austausch der „Test Blanket Modules“ (oder „TBMs“) ist ein entscheidender Teil des wissenschaftlichen Programms und seine Komplexität erfordert den Einsatz fortschrittlicher Technologien im Designprozess. Techniken der erweiterten Realität werden für das Design von Komponenten und deren Werkzeuge / Ersatzmittel im Tokamak-Gebäude verwendet. Virtuelle Realität wird bei der Gestaltung von TBMs im ITER-Projekt in Zusammenarbeit mit der CEA eingesetzt. Diese Zusammenarbeit befasst sich mit der Machbarkeit des Ersatzes von TBMs in heißen Zellen. Einige dieser Eingriffe erfordern menschliches Eingreifen in kontrollierten Bereichen. Die virtuelle Realität ist heute ein leistungsstarkes Werkzeug, mit dem die Ergonomie der Arbeitsumgebung optimiert und so die Expositionszeit des Bedieners in kontaminierten Bereichen verkürzt werden kann. Ein Bediener, der in Echtzeit in das maßstabsgetreue virtuelle Modell eintaucht und direkt mit den Objekten in der Arbeitsumgebung interagiert, kann schnell Probleme mit der Zugänglichkeit erkennen, die die Durchführung bestimmter Aufgaben beeinträchtigen könnten. Sind diese Probleme erst einmal erkannt, kann das Design angepasst und verbessert werden.
Tokamak Cooling Water System
Das Tokamak Cooling Water System“ leitet die plasmabedingte Wärmelast aus den im Tokamak installierten Systemen ab; DAES ist an den HELB-Analysen („high energy line break“) der Rohrleitungen beteiligt (nach den Regeln von ANSI/ANS-58.2, ASME BPVC, ANSI/AISC, Eurocode 2 und Eurocode 3).
Software für technische Berechnungen
DAES ist an der Entwicklung einer neuen Software (geschrieben in FORTRAN 90) beteiligt, die auf einem Modell des Verhaltens von superkritischem Helium basiert („Supercritical helium CFD“): Sie ermöglicht die Simulation des thermo-hydraulischen Verhaltens von supraleitenden Magneten, die mit flüssigem Helium bei 4K gekühlt werden, insbesondere im Fall eines „Quench“.
Ion Cyclotron Heating
Das „Ion Cyclotron Heating“-System erhitzt (und beschleunigt) die im Plasma enthaltenen Ionen durch elektromagnetische Wellen bei 10 MHz : DAES ist besonders an CFD-, thermischen, strukturellen, seismischen und elektromagnetischen Analysen beteiligt (nach den Regeln von RCC-MR, RCC-MRx, ASME III und ASME VIII).
Electron Cyclotron Heating
Das System „Electron Cyclotron Heating“ ermöglicht es, die im Plasma enthaltenen Elektronen durch elektromagnetische Wellen bei 170 GHz zu erhitzen (und damit zu beschleunigen): DAES ist ganz besonders an der Systemtechnik (Definition der Schnittstellen und Lastfälle, Propagierung der Anforderungen), der Integration und Wartung im Tokamak-Gebäude (Kernenergie) sowie an der Konzeption der Wellenleiter beteiligt, die diese Leistung (in der Größenordnung von 1 MW pro Leiter) zwischen den Klystrons, die sie erzeugen, und den Antennen für die Injektion in das Plasma transportieren.
Bauwesen und Zivilarbeit
DAES trägt auch zu den Project-Engineering-Aktivitäten der Sektion „Building and Civil Work“ bei, insbesondere für die massiven Türen, die im Tokamak-Gebäude für Containment und Schutz vor nuklearer Strahlung sorgen.
Hot Cell und Remote-Handling
DAES ist an der Gestaltung aller heißen Zellen von ITER beteiligt… ein riesiges Projekt in einem riesigen Projekt! Unsere Ingenieure sind an der Konzeption von Teleoperations- und Bearbeitungsmitteln (Roboterarbeitsplatz) für die Behandlung mittelradioaktiver Abfälle beteiligt: Volumenreduzierung durch Fräsen und Schneiden, Detritus, Kompaktierung, Verpackung in Nuklearbehälter, radiologische Charakterisierung und Fixierung & Dekontaminierung der Behälter.
DAES unterstützt auch die privaten Bemühungen in Richtung kommerzielle Fusion und engagiert sich aktiv bei privaten Akteuren, die diese Technologien entwickeln, um ihnen ihre Erfahrungen aus dem ITER zur Verfügung zu stellen.
Beschleunigertechnologien erfordern viele Studien und greifen häufig auf numerische Simulationen zurück, um das Verhalten von Objekten vorherzusagen, die mit den Teilchenstrahlen interagieren können und sollen. Dies sind einige Beispiele für Studien, die von DAES durchgeführt wurden:
CERN
Die Gründer von DAES waren an mehreren Projekten am CERN beteiligt, angefangen beim berühmten LHC mit Beiträgen zu Objekten, die mit dem Protonenstrahl interagieren, bis hin zu dem Projekt Laguna LBNO (Long Baseline Neutrino Oscillations), ein unterirdisches Neutrino-Observatorium zur Untersuchung von Neutrino-Oszillationen über lange Distanzen, zur Erforschung der Großen Vereinheitlichung der Elementarkräfte und zum Nachweis von Neutrinos aus astrophysikalischen Quellen.
Bei den verschiedenen Projekten brachten die Gründer von DAES ihr Fachwissen ein zu :
- Die(thermo-mechanische Simulation,
- Die thermische Simulation
- Simulation und dynamische Analyse
- Die Gestaltung von beam dumps
- Die Entwicklung von Hochleistungszielen (EURISOL, ESS…)
- Die Gestaltung von Zielen für die Produktion von Radioisotopen.
ESS
In Anlehnung an die CERN-Projekte waren die Gründer von DAES am ESS-Projekt (European Spallation Source) beteiligt. Dies ist übrigens auch der Treffpunkt ihrer Gründer. Die einzigartigen Fähigkeiten der ESS werden die der heute führenden Neutronenquellen weit übertreffen und ergänzen und damit Forschern in allen Bereichen der wissenschaftlichen Entdeckung neue Möglichkeiten eröffnen, darunter Material- und Biowissenschaften, Energie, Umwelttechnologien, kulturelles Erbe und Grundlagenphysik. Der Spallationsprozess findet statt, wenn der auf 2GeV beschleunigte Protonenstrahl auf die Wolframsteine des 4,9 Tonnen schweren „Ziel“-Rades trifft, wodurch eine beispiellose Neutronenhelligkeit für wissenschaftliche Experimente in mehreren Disziplinen erzeugt wird. Die Gründer von DAES waren zuständig für :
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- Das Design des rotierenden „Ziel“-Rades
- Die Definition der Gesamtarchitektur des Gebäudes, das das Ziel enthält
- Die Gestaltung des Protonenstrahlfensters
- Die Definition des
VULCAN
DAES ist der Leiter des VULCAN-Projekts (Versatile Ultra-Compact Accelerator-based Neutron source) EUREKA-EUROSTARS E! 115722 mit seinen Partnern DTI und Xnovo: VULCAN ist eine kompakte, „schlüsselfertige“ gepulste Neutronenquelle, die erschwinglich ist und von Forschungs- und Technologieorganisationen und der Industrie sowie von Universitäten genutzt werden kann, insbesondere zur Ausbildung von Wissenschaftlern in Neutronentechniken.
Die Anwendungen von VULCAN sind die Messung der inneren Eigenschaften von Metall- und Keramikstrukturen nach jedem Herstellungsprozess, einschließlich der additiven Fertigung, und die Messung der Entwicklung von Metallanoden (Deposition/Striping, dendritisches Wachstum) in Li-Ionen- (oder Li-polymer-) Batterien und Brennstoffzellen.
DAES ist zuständig für :
- Projektmanagement und Systemtechnik
- Die Definition der Maschinenarchitektur bis hin zur Neutronenführung
- Das Ziel-Moderator-Reflektor-Design
Die Validierungstests für die Einheit aus Target, Moderator und Empfänger werden 2023 auf dem Beschleunigerkomplex des CERN durchgeführt.
