Projektbeschreibung

Anlass der Arbeiten ist, dass in vielen Ländern Neuanlagen geplant werden oder bereits im Bau sind. Beispiele hierfür sind: Finnland (WWER-1200), Türkei (WWER-1200), Großbritannien (AP1000, HPR-1000, UK EPR), Ungarn (WWER-1200), und Weißrussland (WWER-1200). Deshalb soll eine Bewertungsgrundlage für die Leittechnik von in Bau befindlichen oder geplanten ausländischen Kernkraftwerken erarbeitet werden. Um dieses Ziel zu erreichen, soll für Neubauvorhaben ermittelt werden, welche Leittechnik hierbei zum Einsatz kommen soll, und nach welchen Grundsätzen diese ausgelegt ist. In einem nachfolgenden Schritt soll die identifizierte Leittechnik hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Eigenschaften analysiert werden.

Flankiert wird diese Recherche-Tätigkeiten durch die Mitarbeit in einem Projekt der OECD/NEA Arbeitsgruppe WGRISK („Working Group on Risk Assessment“). Im Rahmen dieses Projekts sollen Leittechniksysteme unter realistischen Bedingungen im Rahmen eines internationalen Benchmarks probabilistisch modelliert werden. Diesen Arbeiten ging eine Mitarbeit im DIGMAP-Projekt („Comparative application of DIGital I&C Modeling Approaches for PSA“) der WGRISK voraus. Hierbei wurde ein Leittechnik-Referenzsystem modelliert und die Ergebnisse in einem internationalen Benchmark verglichen.

Projektbeschreibung

Gegenwärtig finden Methoden der künstlichen Intelligenz (KI) zunehmend Anwendung im Bereich der industriellen Leittechnik und in Bereichen mit sicherheitstechnischer Bedeutung. Es ist zu erwarten, dass in Zukunft auch im kerntechnischen Sektor KI-Methoden in Anwendungen mit unmittelbarer sicherheitstechnischer Bedeutung Verwendung finden werden.

Besonders relevant ist in diesem Zusammenhang die Frage nach geeigneten Qualifikationsansätzen für KI-basierte Systeme. Um in Zukunft damit verbundene Fachfragen kompetent beurteilen zu können, soll das Vorhaben die folgenden Fragestellungen beleuchten:

• Stand von Wissenschaft und Technik beim Einsatz von KI-Methoden in konventionellen industriellen Anwendungen mit sicherheitstechnischer Bedeutung ermitteln
• Bestehende KI-Anwendungen in Kernkraftwerken und anderen kerntechnischen Anlagen im In- und Ausland ermitteln - dabei Forschungs- und Entwicklungsarbeiten und den produktiven Einsatz betrachten
• Qualifikationsansätze und -methoden für KI-Anwendungen mit sicherheitstechnischer Bedeutung ermitteln und bewerten - mit besonderem Blick auf kerntechnische Anforderungen

Projektbeschreibung

Das BASE ist Regulierungs-, Genehmigungs- und Aufsichtsbehörde des Bundes für kerntechnische Sicherheit und nukleare Entsorgung. Es prüft, ob die gesetzlich festgelegten Sicherheitsanforderungen zum Transport sowie zur Zwischen- und Endlagerung von hochradioaktiven Abfällen erfüllt sind. Das BASE betreibt Forschung und berät die Bundesregierung zu Fragen der nuklearen Sicherheit. Es führt die atomrechtliche Aufsicht über die Endlager Konrad und Morsleben sowie die Schachtanlage Asse II. Weiterhin reguliert und koordiniert das BASE die im Jahr 2017 begonnene Suche nach einem Endlager für hochradioaktive Abfälle.

Bei der Erfüllung gesetzlicher Aufgaben als Regulierungs-, Genehmigungs- und Aufsichtsbehörde Bundes während der Errichtung, des Betriebes und der Stilllegung einer Anlage sind Standards für die Überwachungsmethoden und -instrumente sowie aufsichtliche Prozesse zu beachten. Diese werden sowohl durch nationale Anforderungen als auch durch ein internationales Regelwerk, zum Beispiel die Sicherheitsstandards der Internationalen Atomenergiebehörde (IAEO), definiert. Das internationale Regelwerk gibt durch die dort verankerten Anforderungen einen Rahmen vor. Die Verantwortung für die nukleare Sicherheit liegt bei den jeweiligen Staaten. Die konkrete Ausgestaltung der Infrastruktur, der Behördenlandschaft, des Regelwerkes und der einzelnen Prozesse kann hierbei unterschiedlich sein.

Im Rahmen dieses Vorhabens sollen unterschiedliche regulatorische Systeme und deren Ausgestaltung durch die Aufsichts- und Genehmigungsbehörden unter Berücksichtigung der Aufgaben von Sachverständigenorganisationen in verschiedenen Ländern dargestellt und analysiert werden. Hierbei soll u. a. die Aufgabenverteilung zwischen den beteiligten Institutionen, Schnittstellen und personelle Ressourcen untersucht werden.

Projektbeschreibung

In der Sicherheitsleittechnik von Kernkraftwerken kommen zunehmend Geräte auf den Markt, die auf programmierbaren logischen Schaltungen basieren - wie FPGA (Field Programmable Gate Array).

Es besteht Bedarf, Methoden zur Bewertung der Sicherheit und Zuverlässigkeit dieser Geräte zu identifizieren bzw. zu entwickeln. Denn auch in Deutschland ist damit zu rechnen, dass während der Restlaufzeit und darüber hinaus bei Nach- und Umrüstmaßnahmen sowie zur Deckung des Ersatzbedarfs zunehmend entsprechende Geräte eingesetzt werden.

In diesem Vorhaben sollen Fehler- und Ausfallarten FPGA-basierter Leittechnikkomponenten ermittelt, ihre Ursachen und Auswirkungen analysiert und verschiedene Testverfahren zur Sicherheits- und Zuverlässigkeitsbewertung analysiert werden. Dabei soll untersucht werden, welche Fehler die Testverfahren aufzudecken vermögen.

Die Tests sollen an eigens im Rahmen des Vorhabens entwickelter repräsentativer FPGA-Designs erprobt werden. Die Untersuchung eigens entwickelter Designs ermöglicht es, die Testverfahren durch Fehlerinjektion auf Schwachstellen zu untersuchen und die erreichte Testabdeckung einzuschätzen. Die Grundidee hierbei ist, komplexere Bereiche des Designs verstärkt zu testen, um so eine möglichst optimale Testabdeckung zu erreichen.

Anhand der gewonnenen Erkenntnisse über Fehlermodi von FPGA-basierter Leittechnik und die Leistungsfähigkeit verschiedener Testverfahren sollen Kriterien für die Qualifizierung von FPGA-Designs abgeleitet werden. Ebenso sollen bestehende Qualifizierungsanforderungen in verschiedenen Regelwerken vor dem Hintergrund der Ergebnisse kritisch hinterfragt werden.