Universität Stuttgart
Institut für Kernenergetik und Energiesysteme
Die Kernreaktor- Fernüberwachung (KFÜ) ist ein Entscheidungshilfesystem,
welches im Rahmen des Notfallschutzes eingesetzt wird.
Es ist wesentliche Grundlage, um im Ernstfall die richtigen Entscheidungen zu treffen
Beispielprojekt: Kernreaktor- Fernüberwachung BW
Dazu muss es die Entscheider unterstützen bei• der zeitnahen Erfassung der Lage ( Messdaten )• der Interpretation der Ereignisse ( GIS-Bezug und Grenzwerte )• der vorsorgenden Untersuchung möglicher Handlungsalternativen und der Beurteilung Ihrer Konsequenzen ( Simulation )
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Überwachte Kernkraftwerke im KFÜ BW Die Landesanstalt für Umwelt-schutz Baden-Württemberg (LfU) betreibt im Rahmen der Kern-reaktor-Fernüberwachung in der Umgebung inländischer und grenznaher ausländischer Kern-kraftwerke Meßstationen zur Überwachung der Gamma-Ortsdosisleistung. Die Meßwerte werden regelmäßig nach Karlsruhe übertragen. Um die inländischen Kernkraftwerke sind jeweils rund 30 Meßstationen im Vollkreis, um die ausländischen jeweils ein gutes Dutzend Meßstationen im Halbkreis auf baden-württembergischem Gebiet angeordnet.
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Simulation im KFÜ BWBei einem nuklearen Störfall werden in einer Ausbreitungsrechnung Emissionsmesswerte mit aktuellen und prognostizierten meteorologischen Größen verknüpft. Solche Ausbreitungsrechnungen basieren auf komplexen mathematischen Modellen, die unter Berücksichtigung der aktuellen Wettersituation und der Geländeform – sowie von Messwerten aus dem KFÜ-System – die zu erwartende Strahlenexposition in der näheren Umgebung des Freisetzungsortes errechnen. Die Auswahl der Modelle und ihrer Eigenschaften erfolgte entsprechend der Ziele und der zur Verfügung stehenden Ressourcen. Die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung werden für den Anwender mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems (GIS) dargestellt. Damit dem Anwender eine wichtige Entscheidungshilfe gegeben weden kann, um im Ereignisfall unverzüglich Schutzmaßnahmen einleiten zu können, müssen besondere Anforderungen an die Software gestellt werden, mit der die ausbreitungsprognosen gemacht werden sollen. Dieser Lermodul beschreibt unsere Erfahrungen bei der Erstellung solch einer Software. Beschreibung des KFÜ BW http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/uis/aja3/15-uvm-kfue/aja3-uvm.htmlBeschreibung der ABRKFÜ http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/uis/aja3/16-ike/aja3-ike.htmlAktuelle Messwerte http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/abt3/kfue/kfue.htmInformationen zum UIS Baden Württemberg http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/uis/info/
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Simulation im Notfallschutz
Ziel der Simulation ist es, vorherzusagen, wie sich radioaktive Emmissionen ausbreiten und welcher Belastung die Bevölkerung dadurch ausgesetzt wird.
Ziel des Notfallschutzes ist es, diese Belastung so gering wie möglich zu halten.
Kern der Simulation sind daher Ausbreitungs- (ABR) und Dosisberechnungsprogramme
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Das physikalische Modell einer Ausbreitungsrechnung
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Das Simulationsmodell der Komponente ABR
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Die Komponente ABR als komplexes System
• System besteht aus vielen Anwendungssystemen, die durch eigene Workflows beschrieben werden
• Entwicklung des Systems erforderte Basisentwicklungen im Hinblick auf die Anwendungsentwicklung
• Entwicklung des Systems erforderte Integration vorhandener Soft- und Hardware und die Vergabe von Unteraufträgen
• System muss unter Echtzeitbedingungen laufen und Ergebnisse von hoher Verlässlichkeit liefern
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Klassische Lösung - Verarbeitung des Wissens durch menschliche Agenten
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Die Vision - Entscheidungsunterstützung auf hoher Ebene
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Das ABR-System im Projekt ABRKFUe
Anwendung und Kontext
• Die ABR ist ein Simulationssystem welches im Rahmen des
Notfallschutzes eingesetzt wird
Problembereich
• Die ABR ist eine wesentliche Grundlage, um im Ernstfall die
richtigen Entscheidungen zu treffen
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Anforderungen im ABRKFUe
• Höchste Qualitätsansprüche da Einsatzbereich Notfallschutz
• Sehr hohe Verfügbarkeit und Ausfallsicherheit im Ernstfall
• Auch unter Stress sichere Verwendung
• Berücksichtigung aktuellster Messdaten
• Im Ernstfall automatische Simulation
• Integration in das Rest-KFÜ
• Wartungsfreundlich
• Leicht und kostengünstig erweiterbar
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Architektur des KFÜ
KS
DatenabrufDaten versenden
ReplikationProtokoll-GeneratorAlarmierung
ZDH
DatenverarbeitungAnnehmenValidierenVerdichtenPseudomeßwerteAlarmieren
Protokoll-GeneratorZeitsteuerung
Externe SchnittstellenZeitsteuerungParameter-Einstellung
ABR
Schnittstelle ABR - ZDH Initialisierung zeitschrittabh.Parameter
Schnittstelle ABR - Client
Rechnungsdurchführung
Client
Benutzeroberfläche ABR Meßwerte Steuerung
Intern-format
ABRProtokolle
AS
Proto-kolle
Datenbank
Datenbank
ABR
Repository
Architektur
DCOM
SQL*Net
Replikationen
MessdatenÜbertragung
Darstellungen
Auswertungen
Simulationen
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Architektur des ABR-Systems (1)
• Flache Struktur
• Aufgaben sind auf einzelne Dienste verteilt
• Zur Kommunikation zwischen den Diensten wird ein Kommunikationsframework verwendet
• Basis für das Kommunikationsframework ist Corba
• Kopplung von Einzeldienstleistung zu Gesamtdienstleistungen mittels Workflows
• Schnittstellen nach außen verwenden DCOM bzw. SQL*NET für die Kommunikation
• Trennung zwischen Daten und Metadaten
• Austausch der Daten erfolgt über ein Repository
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Architektur des ABR-Systems (2)
ZDHZDHServiceService
Emissions-Emissions-datendaten
ServiceService
ErsatzwertErsatzwertServiceService
StammdatenStammdatenServiceService
CalculatorCalculatorServiceService
AdminAdminServiceService
ProtokollProtokollServiceService
ArchivArchivServiceService
ClientClientInterfaceInterface
9 Simulation9 SimulationServicesServices
ClientClientManagerManager
AlarmAlarmServiceService
SimulationsdiensteSimulationsdienste
Datenbeschaffungs-Datenbeschaffungs-dienstedienste
SystemdiensteSystemdienste
sonstige Dienstesonstige Dienste
RepositoryRepositoryServiceService
RessourceRessourceServiceService
StrategieStrategieServiceService
WorkflowWorkflowServiceService
KlientendiensteKlientendienste
ABRABRWatchdogWatchdog
Kommunikationsframework Service Agent Layer (SAL), Corbabasierte Middleware