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KKW Simulator-Anlage

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Exkursion zur Kernkraftwerk-Simulator-Anlage Deutschlands
 von Prof. Dr. Helmut Keutner
TFH-Berlin, FBVI April 2007, veröff. 04 2009

Pilotenlehrlinge dürfen erst nach vielen Flugsimulatorstunden ins Cockpit. Aber was ist mit Leuten, die komplexe Anlagentechnik beherrschen sollen? Auch hier gibt es Simulatoren. Die größte Einrichtung Deutschlands steht in Essen, das Simulationszentrum KSG/GfS. 23 TFH-Studierende der Techn. Informatik durften sie Ende April 07 ausgiebig kennen lernen. Alle waren gespannt, was und wie simuliert werden kann, welche Technik sich simulieren lässt und welche Computertechnik dahintersteckt. Auf 2 Stunden Theorie folgten 4 Stunden Praxis. In der Warte wurde das Abbild des Prozesses in einem Kernkraftwerk dargestellt, mehrere Rechner waren für die Bereitstellung von Daten vernetzt.

Der Prozess lässt sich am Simulator bei unterschiedlichen Betriebssituationen starten. Er kann jederzeit angehalten aber auch beschleunigt werden oder in Zeitlupe ablaufen. Eine Fahrweise kann wiederholt oder in der Zeit zurückgesetzt werden, um von dort die Anlage noch einmal anders bedienen zu können. Alle nur denkbaren Situationen lassen sich simulieren, darunter jede Störung, vom Drahtbruch in einem elektrischen Bauteil über die Schwergängigkeit eines Ventils und verschiedene Kurzschlüsse bis zum Ausfall der Steuerung ganzer Funktionsgruppen oder einzelner Pumpen und Regler.

Parameter und Variablen, also Temperaturen, Drücke, Durchflüsse, Füllstände, Zustände einzelner Komponenten, werden dabei von der Software berechnet. Die Basis bilden Daten, die zuvor an der realen Anlage gewonnen wurden. Dem Programm liegen Gleichungen zugrunde, die die Änderungen der Größen immer nur für eine kleine Zeitspanne, den Bruchteil einer Sekunde, berechnen. Obwohl so die Ergebnisgrößen von Rechnung zu Rechnung springen, erzeugt der hohe Rechenzyklus eine für das träge menschliche Auge kontinuierliche Änderung der auf der Leitwarte abzulesenden Anzeige.

Der Operateur einer Großanlage muss verstehen, was er tut und warum er es tut. Physikalische und chemische Phänomene, thermodynamische und hydraulische Vorgänge laufen in einer Vielzahl von Systemen zeitgleich ab und beeinflussen sich gegenseitig. Selbst bei überraschend vielen Alarmen, Meldungen und Parameteränderungen in kurzer Zeit muss der Anlagenfahrer unter Stress richtig reagieren. ”Entscheidungsbäume“ helfen dabei.

Das Reagieren auf Störungen muss immer wieder trainiert werden. Dabei lassen sich Schulungen dramaturgisch spannend gestalten. Für die Exkursionsteilnehmer war dies nicht nötig, das Interesse an den technischen Details (z.B. sieben CPU´s auf shared-memory, Fiberglasübertragung zwischen den Rechnern; Linux-Betriebssystem, graphische Programmierung mittels Generator für Echtzeitbetrieb) war groß genug. Auch der Verfasser, einige Jahre selbst mit der Hard- und Softwareauslegung eines Simulators befasst, war angesichts der Weiterentwicklung beeindruckt. Selbst an einem realen Glasmodell konnten bei Druck-Erhöhungen/-Absenkungen die thermohydraulischen Phänomene und Regelungen mit Auswertungen beobachtet werden.

Weitere Infos unter www.simulationszentrum.de und www.tfh-berlin.de/~msr Mitarbeiter Keutner Veröffentlichungen und www.kernenergie.de.