Integration of new experiments into the reflood map

The reflood map, developed in the last decade, was designed as a tool to focus on preventive and mitigative measures to prevent severe core damage scenarios and to identify research areas. In the meanwhile, additional experiments were performed and their data are available, so that an update seems necessary. For homogeneous particulate debris configurations, several experimental programs shed light on coolability. For the transition from in-core early phase to in-core late phase i.e. the loss of the rod like geometry, experimental database is still rather scarce due to the difficulty to describe the state of the core components and the fluid adequately. According to the new insight, an update of the database and the reflood map is discussed, also with respect to assess available grace times

Density-PDFs and Lagrangian Statistics of highly compressible Turbulence

We report on probability-density-functions (PDF) of the mass density in numerical simulations of highly compressible hydrodynamic flows and the corresponding structure formation of Lagrangian particles advected by the flows. Numerical simulations were performed with $512^3$ collocation points and 2 million tracer particles integrated over several dynamical times. We propose a connection between the PDF of the Lagrangian tracer particles and the predicted log-normal distribution of the density fluctuations in isothermal systems

Analytical pre-test support of boil-down test QUENCH-11

Analytische Unterstützung zur Vorbereitung des Ausdampf-Versuchs QUENCH-11 Im QUENCH-Vorhaben des Forschungszentrums Karlsruhe soll das Fluten eines teilweise zerstörten Kerns untersucht werden. Der zweite LACOMERA Versuch Q-L2 (QUENCH-11) beginnt mit einer Ausdampfphase des Bündels, bis der Wasserspiegel das untere Bündel¬ende erreicht hat. Ein derartiger Versuch wurde bislang noch nicht in der QUENCH-Anlage durchgeführt, so dass mit SCDAP/RELAP5 mod3.2.irs eine Machbarkeitsstudie erforderlich war. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Zusatzheizung im unteren Plenum notwendig ist, um den Wasserstand und die Verdampfungsrate (Dampfmassenstrom in der Ausdampfphase) unabhängig von der angestrebten Maximaltemperatur im Bündel zu regeln. Für eine verläss¬liche Versuchsplanung sowie zur Erstellung der Energiebilanz muss die Zusatzheizung in¬nerhalb des unteren Plenums unterhalb der Wasseroberfläche installiert werden, damit die Heizleistung vollständig in das Wasser eingekoppelt wird. Um die Verdampfungsrate über längere Zeit aufrecht zu erhalten, muss zusätzlich Wasser in das untere Plenum eingespeist werden. Anhand dieser Rechnungen wird der Testablauf im Detail diskutiert. Eine entsprechende Studie zeigte die Durchführbarkeit eines solchen Ausdampftests und war die Grundlage für die oben erwähnten Änderungen in der Anlage und der Versuchs-Durchführung gegenüber früheren Tests. Eine Reihe von Vorversuche wurde durchgeführt, um die Brauchbarkeit der Änderungen an der Anlage und der geplanten Versuchsführung zu prüfen und um Daten für das thermohydraulische Verhalten der Anlage zu bekommen, an denen die Code-Modelle für die Voraus- und Nachrechnungen von QUENCH-11 getestet werden können. Im Anschluss an die Vorversuche wurden wie bei früheren QUENCH-Tests detaillierte Vorausrechnungen mit verschiedenen Codes zu Versuchsablauf und -steuerung durchgeführt. Drei Forschungs¬einrichtungen in der EU waren beteiligt. Die berechneten Ergebnisse reagieren empfindlich auf Änderungen der Versuchsparameter wie das anfängliche axiale Temperaturprofil und die eingespeiste elektrische Leistung, wie es auch für die untersuchten physikalischen Bedin¬gungen im Versuch erwartet werden kann

SARNET benchmark on QUENCH-11. Final report

In den QUENCH-Versuchen wird der Wasserstoffquellterm bei der Einspeisung von Notkühlwasser in einen trockenen, überhitzten Reaktorkern eines Leichtwasserreaktors untersucht. Ferner wird in den Versuchen das Verhalten von überhitzten Brennelementen unter verschiedenen Flutbedingungen untersucht, eine Datenbasis zur Modellentwicklung und eine Weiterentwicklung von Rechenprogrammen zu Schweren Störfällen (engl. SFD – Severe Fuel Damage) erstellt. Der Ausdampf-Versuch QUENCH-11 wurde am 8. Dezember 2005 durchgeführt. Es war das zweite Experiment im Rahmen des EU-geförderten LACOMERA-Programms. Es sollte einen Kühlmittelpumpenausfall während eines Kühlmittelverluststörfalls (hier ein sog. Small Break LOCA) oder einer plötzlichen Stromabschaltung (eng. „station blackout“) mit einer späten Druckentlastung des Primärsystems simulieren. Verbunden mit dem Unfallszenario ist das Ausdampfen eines teilgefüllten Reaktorkerns bzw. des Versuchsbündels. Das Ziel war die Untersuchung des Bündelverhaltens während des Ausdampfens und des nachfolgenden Abschreckens mit reduzierter Wassereinspeiserate. Es war das erste Experiment, in dem der gesamte Unfallablauf von der Ausdampfphase bis zur verzögerten Flutung des Bündels bei einer geringen Wasser-Einspeiserate untersucht werden sollte. Das Ausmaß der Wechselwirkungen von Thermalhydraulik und Materialien war in dem Experiment ausgeprägter als in früheren QUENCH-Versuchen. Das Experiment wurde von INRNE Sofia (Bulgarische Akademie der Wissenschaften) vorgeschlagen und zusammen mit dem Forschungszentrum Karlsruhe definiert. Nach dem Experiment wurde entschieden, die QUENCH-11-Daten für ein Rechenprogramm-Benchmark, bei dem die Rechenergebnisse mit den experimentellen Daten verglichen werden, im Rahmen des Europäischen Exzellenz-Netzwerks SARNET anzubieten, um die Zuverlässigkeit der Rechnungen für die verschiedenen Phasen von Unfall bzw. Experiment zu überprüfen. Die eingesetzten SFD-Rechenprogramme waren ASTEC, ATHLET-CD, ICARE-CATHARE, MELCOR, RATEG/SVECHA, RELAP/SCDAPSIM, und SCDAP/RELAP5. Die Koordination für den Vergleich übernahm INRNE. Als Grundlage für den Vergleich dienten die zeitlichen Verläufe von Temperaturen, Wasserstofferzeugung und anderer wichtiger Daten. Außerdem wurden Axialprofile, in erster Linie die der Temperatur zum Zeitpunkt des Flutbeginns und des Endstadiums, d. h. bei der Testzeit von 7000 s, verglichen. Für die meisten Rechenergebnisse kann ein gemeinsamer Trendverlauf angegeben werden. Größere Unterschiede zeigen die Ergebnisse für die Wasserstofferzeugung und die zugehörige Oxidschichtdicke. Der Grad der Übereinstimmung zwischen Rechnung und Experiment wird von den Schwachstellen der Rechnung und des Experiments gleichermaßen mitbestimmt. SFD-Rechenprogramme sind zur Analyse von typischen Kernreaktorunfällen entwickelt worden. Einzelne Besonderheiten der experimentellen Anordnung integraler Experimente (wie auch QUENCH-11) sind bedingt durch das Vorhandensein von Dampfführungsrohr (Shroud) und Elektrodenmaterial für die elektrische Stabheizung nicht reaktortypisch und können daher nicht in der gewünschten Einzelheit im Rechenprogramm nachgebildet werden. Hinzu kommen Effekte durch den Anwender. Da jedoch die Bandbreite der wesentlichen Rechenergebnisse einschließlich der Wasserstofferzeugung nicht extrem groß ist, kann das Ergebnis des SFD-Rechenprogramm-Benchmarks insgesamt als positiv bewertet werden. Ein Vergleich mit anderen Experimenten zeigt einen weiteren Bedarf an Verbesserungen besonders im Hinblick auf die Oxidation stark zerstörter Bündelstrukturen während des Flutens. Zusätzlich erwies sich das Rechenprogramm-Benchmark für einige Programmanwender als wertvoll, um sich mit den physikalischen Problematiken und der Anwendung von großen SFD-Rechenprogrammen vertraut zu machen. Es dient dem Erfahrungsaustausch mit jüngeren Wissenschaftlern und Ingenieuren und der Aufrechterhaltung des Standards der nuklearen Sicherheit

Analysis of large oxygenated and nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons formed under simulated diesel engine exhaust conditions (by compound fingerprints with SPE/LC-API-MS)

The analysis of organic compounds in combustion exhaust particles and the chemical transformation of soot by nitrogen oxides are key aspects of assessment and mitigation of the climate and health effects of aerosol emissions from fossil fuel combustion and biomass burning. In this study we present experimental and analytical techniques for efficient investigation of oxygenated and nitrated derivatives of large polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which can be regarded as well-defined soot model substances. For coronene and hexabenzocoronene exposed to nitrogen dioxide under simulated diesel exhaust conditions, several reaction products with high molecular mass could be characterized by liquid chromatography-atmospheric pressure chemical (and photo) ionization-mass spectrometry (LC-APCI-MS and LC-APPI-MS). The main products of coronene contained odd numbers of nitrogen atoms (m/z 282, 256, 338), whereas one of the main products of hexabenzocoronene exhibited an even number of nitrogen atoms (m/z 391). Various reaction products containing carbonyl and nitro groups could be tentatively identified by combining chromatographic and mass spectrometric information, and changes of their relative abundance were observed to depend on the reaction conditions. This analytical strategy should highlight a relatively young technique for the characterization of various soot-contained, semi-volatile, and semi-polar reaction products of large PAHs

Molecular Design, Functional Characterization and Structural Basis of a Protein Inhibitor Against the HIV-1 Pathogenicity Factor Nef

Increased spread of HIV-1 and rapid emergence of drug resistance warrants development of novel antiviral strategies. Nef, a critical viral pathogenicity factor that interacts with host cell factors but lacks enzymatic activity, is not targeted by current antiviral measures. Here we inhibit Nef function by simultaneously blocking several highly conserved protein interaction surfaces. This strategy, referred to as “wrapping Nef”, is based on structure-function analyses that led to the identification of four target sites: (i) SH3 domain interaction, (ii) interference with protein transport processes, (iii) CD4 binding and (iv) targeting to lipid membranes. Screening combinations of Nef-interacting domains, we developed a series of small Nef interacting proteins (NIs) composed of an SH3 domain optimized for binding to Nef, fused to a sequence motif of the CD4 cytoplasmic tail and combined with a prenylation signal for membrane association. NIs bind to Nef in the low nM affinity range, associate with Nef in human cells and specifically interfere with key biological activities of Nef. Structure determination of the Nef-inhibitor complex reveals the molecular basis for binding specificity. These results establish Nef-NI interfaces as promising leads for the development of potent Nef inhibitors