Der Kühlkreislauf ist maßgeblich für den sicheren Betrieb von Kernkraftwerken. Während des Betriebs sammeln sich in Filtergittern am Brennelementfuß Feststoffpartikel (Debris), welche diesen zunehmend verstopfen. Framatome untersucht das Ablagerungsverhalten mithilfe von Strömungssimulation (Computational Fluid Dynamics, CFD) bereits seit mehreren Jahren. Eine Validierung der verwendeten Berechnungsmethoden erfordert eine davon unabhängige Messung mit vergleichbarer Genauigkeit. Herkömmliche Messmethoden sind für die präzise Erfassung von partikelbeladenen Strömungen nicht geeignet. Der am Lehrstuhl für Strömungsmechanik (LSM) befindliche Kernspintomograph (MRT) liefert ein detailliertes, dreidimensionales Geschwindigkeitsfeld, welches die Bewegung der Partikel aufzeigt. Anhand der experimentellen Daten werden die CFD-Methoden überprüft, wodurch die Sicherheit von europäischen Kernkraftwerken sichergestellt werden kann.

Im Rahmen des debrisafe Projekts werden durch experimentelle und numerische Untersuchungen des Wasserkreislaufs das Ablagerungsverhalten von Partikeln besser verstanden. CFD Ergebnisse werden anhand von experimentellen Daten validiert, um eine belastbare Methode für künftige Berechnungen zu entwickeln. Diese ist vielseitig einsetzbar, sowohl in der Reaktorsicherheitsforschung als auch in anderen Bereichen, bei denen das Partikelverhalten in Strömungen von Bedeutung ist. Anhand der gewonnen Erkenntnisse aus CFD und Experimenten ist eine sicherheitstechnische Verbesserung bestehender Brennelementkomponenten zu erzielen.

Nach dem Aufbau der Messtechnik und des modularen Strömungskanals wird dieser einphasig, ohne Partikel, getestet. Anschließend werden Messkampagnen mit verschiedenen Partikelbeladungen durchgeführt sowie Störfallszenarien mit Filterverstopfung getestet. Durch Variation der Strömungsgeometrie können hierbei reale Konfigurationen nachgebildet werden.