Forschungsberichte Pflichtabgabe (BMFTR, BMWE…)

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    Abschlussbericht zum Forschungsprojekt: ProPlug
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025)
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    LODRIC: Low-power Digital deep leaRning Inference Chip
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-06-30) Hagelauer, Amelie; Pechmann, Stefan; Guo, Running
    [no abstract available]
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    DigiTain - Digitalization for sustainability; Prozesse, Methoden und Modelle zur volldigitalen Produktentwicklung nachhaltiger Elektroantriebsarchitekturen im Rahmen des Konjunkturpakets, Ziffer 35c im Modul b "Neue, innovative Produkte als Schlüssel für Fahrzeuge und Mobilität der Zukunft"
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026-12-31) Judt, Paul; Schwannecke, Sabrina; Bleser, Wolfgang
    Der Projektname DigiTain setzt sich aus den Begriffen "Digitalization" und "Sustainability" zusammen. Dementsprechend war eins der Projektziele die Nachhaltigkeitsbewertung im Produktentstehungsprozess frühzeitig durch neue digitale Prozesse, Methoden und Werkzeuge zu vereinfachen. Das zweite Projektziel war erste verbindliche Standards für eine volldigitale Produktentwicklung und -Bewertung zu entwickeln. Beides passierte am Beispiel einer Elektroantriebsarchitektur mit hybridem Antriebsstrang aus Brennstoffzellenaggregat und HV-Batteriesystem. Der Versuchsträger sollte real aufgebaut und zudem als digitaler Zwilling modelliert werden. Hexagon Purus war hauptsächlich im Komponenten-Arbeitspaket Wasserstofftanksystem tätig. Aufgabe des APs war das Design und die physische Realisierung des Wasserstoffspeichersystems für den Versuchsträger auf Basis von Typ 4 Druckbehältern mit Sicherheitsfaktor 2,0. Weiterhin sollten neue nachhaltige Materialien für Druckbehälter untersucht werden und ein neuer hocheffizienter Herstellungsprozess. Hexagon sollte die Entwicklung neuer digitaler Methoden für die Auslegung und Crashberechnung der Druckbehälter und die Validierung mittels Material- und Sub-Komponententests unterstützen. Die Nachhaltigkeit der Druckbehälter sollte über alternative Nutzung nach Ende der Lebensdauer und verbessertes Recycling gesteigert werden.
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    „LODRIC: KI-Prozessoren mit nichtflüchtigen Speichern für quantisierte Synapsen von neuronalen Netzen“
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-06-16) Rothe, Michael
    [no abstract available]
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    Verbundvorhaben ArtemIS: Ausbau des geothermischen Informationssystems GeotIS zum Internetportal für die Wärmewende in Deutschland; Teilprojekt ArtemIS-C: Internationalisierung, Wissenstransfer und Energiestatistik
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026-06-05) Weber, Josef; Moeck, Inga Sigrun
    Das Geothermische Informationssystem, GeotIS, wurde gezielt auf die Mitteltiefe Geothermie und die Wärmwende hin ausgebaut. Durch das Projekt ArtemIS deckt GeotIS mehr Regionen ab, die bedeutend für die Umsetzung der Wärmewende durch mitteltiefe Geothermie in Deutschland werden, und ist dabei einfacher und intuitiver zu bedienen. Mit der einfacheren Handhabung werden auch Laien etwa aus dem kommunalen Energieversorger-bereich angesprochen, die für die flächenhafte Umsetzung der Wärmewende durch Geothermie eine Schlüsselrolle besetzen. Bislang wurde GeotIS insbesondere für die tiefe Geothermie entwickelt, da in den vergangenen 15 Jahren der Schwerpunkt auf Strom-Wärme-gekoppelter Energieerzeugung lag. Nun wurde der Fokus auf die direkte Wärmenutzung und -speicherung in mitteltiefen Gesteinsformationen verlagert. Darüber hinaus wurde das GeotIS um eine neue Benutzerfunktion erweitert: Mit dem sogenannten Wärmewende-Steckbrief wird die wissenschaftlich fundierte Informationsquelle GeotIS einen breiteren Nutzerkreis, insbesondere die kommunalen Energieversorger, erreichen. Entscheider/innen aus Wirtschaft und Politik werden bei der Umsetzung der Wärmewende durch die Geothermie zielgerichtet auf Basis wissenschaftlicher Ergebnisse durch GeotIS unterstützt. Mit dem Projekt ArtemIS wurden bisher kaum untersuchte Gebiete für GeotIS erschlossen, und unter anderem wurden folgende Ziele erreicht: - Unterstützung der Wärmewende mit Geothermie über das Erfolgsgebiet Bayerisches Molassebecken hinaus in die Fläche Deutschlands durch leicht verständliche Bereitstellung neu verifizierter Untergrunddaten - Bereitstellung von geothermischen Daten und Informationen zu Gebieten, die bislang in GeotIS nicht erfasst sind oder in denen die mitteltiefe Geothermie besonders zur Wärmewende beitragen kann - Übersichtliche Darstellung komplexer Reservoirparameter der mitteltiefen/tiefen Geothermie in Wärmewende-Steckbriefe - Implementierung neuer Bedienelemente in GeotIS für eine übersichtliche Darstellung der Datenlage und geothermischer Nutzungsvarianten an einem Ort (als Teil des Wärmewende-Steck-briefs) - Unterstützung des kommunalen Energieversorgerbereichs Die UGOE arbeitete entsprechend ihrer Expertise im Bereich der statistischen Auswertung von geothermischen Daten und der Internationalisierung der Projektergebnisse im Rahmen der Aktivitäten der International Energy Agency – Geothermal. Die Verbreitung der Informationen über die Wärmewende wurden auf internationaler Ebene im IEA Geothermal sowie durch die Technische Universität Darmstadt (TUDa) in anderen Netzwerken wie z. B. der European Energy Research Alliance – Joint Programme on Geothermal Energy (EERA-JPGE) und der European Technology and Innovation Platform – Deep Geothermal (ETIP-DG) erreicht. Aus GeotIS wurden dazu aktuelle Statistiken zur geothermischen Energieproduktion in das IEA Geothermal eingebracht. Die folgenden spezifischen Ergebnisse der Georg-August-Universität Göttingen (UGOE) sind: - Erstellung von E-Learning Modulen zur Mitteltiefen Geothermie im Rahmen der Öffentlichkeitsarbeit - Verfassen und Bereitstellen der Broschüre "Mitteltiefe Geothermie" . Erhebung von Energiestatistiken zur jahresaktuellen Darstellung des geothermischen Ausbaus in Deutschland einschließlich jahresaktueller Veröffentlichung durch Trend Reports - Koordination und Leitung der Working Groups 10 und 13 im IEA Geothermal - Entwicklung eines ArcGis-basierten Systems über die Wärmebedarfsstrukturen
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    BMBF-Projekt DIALYSORB - Molekularsiebende Kohlenstoffe als hochkapazitive und stabile Anoden in Natrium-Ionen-Batterien
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026-03-03) Thomas, Arne
    Gegenstand des Verbundprojekts DIALYSORB war die Entwicklung maßgeschneiderter Kohlenstoffmaterialien als negative Elektrode („Anodenmaterial“) für Natriumionenbatterien (NIBs). Zentrale Aufgaben des Teilvorhabens am HZB war der Einsatz spezieller Analysemethoden für die Materialoptimierung und Zellcharakterisierung sowie den Bau von Vollzellen in verschiedenen Zellformaten. Die Aufgabe der BAM bestand in der Synthese, Charakterisierung und Testung von mikroporösen Kohlenstoffen als Kernmaterialien für die negative Elektrode in NIBs. Das Teilprojekt der TUB beschäftigte sich mit der Entwicklung von ultramikroporösen Beschichtungen dieser Kohlenstoffe, die einen Molekularsiebeffekt aufweisen sollen, um Na-Ionen möglichst ungehindert passieren zu lassen, nicht aber größere Elektrolytmoleküle.
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    Mobilität im Wandel: Nachhaltige Entwickung des monogolischen Steppenökosystems (MORE STEP); Teilprojekt: Politikanalyse und Governance
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026-06-05) Ring, Irene; Kasymov, Ulan
    Das Ziel des Gesamtvorhabens MORE STEP besteht darin, die sozial-ökologischen Dynamiken im mongolischen Steppenökosystem zu analysieren, um irreversible Prozesse und Kipppunkte (tipping points) zu identifizieren und somit frühzeitig verhindern zu können. Das Forschungsteam am Internationalen Hochschulinstitut (IHI) Zittau der TU Dresden (TUD) bringt wirtschafts- und politikwissenschaftliche Expertise in das Vorhaben ein. In der zweiten Phase des MORE STEP-Projektes leitete das TUD-Team das Arbeitspaket WP2 "Politikanalyse" und fokussierte sich auf die Untersuchung der wichtigsten Politikmaßnahmen und deren Auswirkungen auf die Abundanz und Mobilität von Wildtieren sowie Klimaschutz und Klimaanpassung. Im Teilarbeitspaket 10.1 "Beiträge zur informationellen Governance" im Rahmen von WP10 "Ko-Dissemination" untersuchte das TUD-Team potenzielle institutionelle Hindernisse und erforschte, wie neues Wissen in die informationelle Governance bzw. Steuerung des mongolischen Steppenökosystems auf verschiedenen Ebenen integriert werden kann.
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    Verbundvorhaben: Projektverbund zur optimierten Materialentwicklung für die technische H2-Erzeugung durch verbesserte Sauerstoffelektroden; Teilvorhaben: Inter- und polymetallische Elektrokatalysatoren der ersten Übergangsmetalle für die OER ("Inpolymor", Teilprojekt 2)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026-03-05) Drieß, Matthias; Menezes, Prashanth W.
    Dieses Vorhaben führte erfolgreich zur Entwicklung, Validierung und Skalierung einer neuen Klasse Ni-basierter inter- und polymetallischer Elektrokatalysatoren für die Sauerstoffentwicklungsreaktion (OER). Das Projekt umfasste alle relevanten Schritte von der niedrigtemperaturbasierten Materialsynthese über die Elektrodenherstellung, operando-mechanistische Untersuchungen bis hin zur Testung unter industrierelevanten Bedingungen. Ein zentrales Ergebnis ist der Nachweis, dass chemische, präkursorenbasierte Niedrigtemperatur-Syntheserouten eine energieeffiziente und skalierbare Alternative zu konventionellen Hochtemperatur-Festkörpersynthesen darstellen und gleichzeitig eine präzise Kontrolle über Zusammensetzung, Nanostruktur und katalytische Rekonstruktion ermöglichen.
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    Verbundprojekt VERBATIM - Verifikation des Beulnachweises und -verhaltens großer Monopiles; Teilprojekt: Verifikationsversuche zum Beulverhalten großer Monopiles an Stahlrohren mit variabler Bettung und Entwicklung von Ingenieurmodellen
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2024-08-30) Baeßler, Matthias; Balscheit, Hagen; Cuéllar, Pablo; Geißler, Peter; Schepers, Winfried; Thiele, Marc
    Dieses Dokument ist der umfassende Abschlussbericht über die Durchführung der Arbeiten an der BAM und der daraus gewonnenen Erkenntnisse für das Forschungsprojekt VERBATIM zum Beulverhalten eingebetteter Pfähle unter Last und zu Phänomenen des Pfahlfußbeulens während der Pfahlinstallation. Das Verbundvorhaben wurde gemeinsam von der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM; Verbundkoordinator), der Technischen Universität Berlin (TUB) und dem Ingenieurbüro Jörss – Blunck – Ordemann (JBO) durchgeführt. Der Inhalt des Berichts kann wie folgt zusammengefasst werden: 1 Allgemeines: — Liefert eine Einführung in das Projekt und skizziert dessen Struktur, Arbeitsumfang und Arbeitsteilung. 2 Beulen gebetteter Pfähle im Betrieb: — Liefert einen Überblick über den Stand der Technik, Standard-Verifikationsmethoden und Standard-Entwurfsmethoden für die Bewertung der Beulgefährdung von gebetteten Pfählen im Betrieb. — Untersucht die Pfahlstabilität mit Modellversuchen im Labor, beschreibt detailliert die dabei verwendeten Belastungen, die Instrumentierung der Modellpfähle und die Eigenschaften des verwendeten Bodens, und gibt einen Überblick über die erlangten Ergebnisse und deren Interpretation. — Diskutiert das Beulverhalten realer Monopiles und Berücksichtigung der Lasten und Parameterstudien, sowie Skalierungsgesetze. 3 Pfahlfußbeulen während der Installation: — Beschreibt detailliert die weitreichenden Feldversuche zu Phänomenen des Pfahlfußbeulens (d. h. Schädigungseintrag und Schädigungsausbreitung während der Pfahlinstallation), und zwar sowohl im Modellmaßstab als im realen Maßstab unter Berücksichtigung der in-situ Bedingungen. — Beschreibt einen numerischen Ansatz zur Simulation des Schädigungseintrags und der Schädigungsausbreitung mit Verwendung von einem 3D Schalenmodell für den Pfahl und einer nichtlinear-plastischen Bettung für den Boden. Die wichtigsten Erkenntnisse sind wie folgt: — In großem Umfang liegen nun experimentelle Daten vor, die für eine zuverlässige Kalibrierung und Validierung heutiger und zukünftiger numerischer Modelle erforderlich ist. — Spezifische Empfehlungen zum Einfluss des Bodens bei der Bewertung des Schalenbeulens im Boden eingebetteter Pfähle, mit Beispielberechnungen unmittelbar abgeleitet aus Versuchsergebnissen. — Praktische Empfehlungen für die Bemessung auf Beulen unter Last basierend auf umfangreichen Parameterstudien mit Prototyp-Monopiles, einschließlich Ausführungen zu Art und Umfang dabei zu berücksichtigender Imperfektionen. — Katalog von Pfahlfußversagens-Szenarien insbesondere aus Feldversuchen. — Großmaßstäblicher Nachweis der Grenzbedingungen für das Versagen vorgeschädigter Pfähle. — Entwicklung und Verifikation eines numerischen Modells für den transienten Ramm- und Schädigungsprozess großer Rundrohrpfähle
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    Verbundprojekt GRaZ II: Geochemische Radionuklidrückhaltung an Zementalterationsphasen - Phase II, Teilprojekt F
    (2026-06-05) Kumke, Michael U.
    Die Wechselwirkungen von Ln(III)-Ionen (als Analoga für Cm(III), Am(III)) mit Zementalterationsphasen wurden mittels Laser-basierter Spektroskopie untersucht. Die Arbeiten zielten einerseits auf methodisch-instrumentelle Weiterentwicklungen (z.B. der Transienten-Absorptionsspektroskopie) zur Erweiterung des analytischen "Werkzeugkastens" für Speziationsuntersuchungen in/an CSH-Phasen. Die Speziationsuntersuchungen wurden sowohl in/an binären als auch ternären Systemen durchgeführt, um die Komplexität letztere systematisch zu adressieren. Ein wesentliches Merkmal der Arbeiten war, dass die Untersuchungen der Proben bei pH>10 durchgeführt wurden. Es wurde die Speziation von Ln(III) in Gegenwart von GLU, NTA bzw. von Uranly bei Anwesenheit von PBTC als organische Liganden mittels optischer Spektroskopie untersucht. PBTC-Überschuss verhindert die Hydrolyse und Ausfällung von Uranyl(VI), selbst bei hohen millimolaren Konzentrationen (auch unter alkalischen Bedingungen) und hemmt die Bildung von polynuklearen bzw. von Hydroxo-Komplexe. PBTC ist also ein hochwirksamer Chelator von Uranyl(VI) über einen weiten pH-Bereich, der stabile 1:2-Chelatkomplexe bildet. Für GLU wurde bei hohen pH-Werten die Koexistenz (bzw. Umwandlung) verschiedener Komplexe mit Ln(III)-Ionen beobachtet, wobei z.B. bei pH 10 ein 2:1-Komplex dominiert und ternäre Komplexe mit z.B. Ca(II) weiter möglich sind. Allerdings zeigten die Untersuchungen auch, dass unter Endlager-relevanten Bedingungen der Einfluss von GlU auf die Speziation von Actiniden gering sein dürfte. Das starke Lumineszenzquenching in Eu(OH)3,am ist durch eine Kombination aus Energietransfer zu O-H-Schwingungen und einem zusätzlichen, sehr effizienten Energietransfer zwischen Eu(III)-Ionen bestimmt. TRLFS-Experimente bei unterschiedlichen molaren Anteilen von Eu(III) (0.1≤x≤1.0) zeigten, dass die kurze Lumineszenzabklingzeit und niedrige Lumineszenzintensität der untersuchten Hydroxide hauptsächlich durch Energieübertragungsprozesse zwischen benachbarten Eu(III)-Ionen in den Präzipitaten verursacht werden. Der Zementalterationsgrad bzw. die sich daraus ableitende Porenwasserchemie (incl. Salzgehalt und -zusammensetzung) zeigten einen großen Einfluss auf die Speziation von Ln(III). Neben dem Einbau in die Zwischen- und CaO-Schicht wurde bei C/S-Verhältnissen kleiner eins auch die Bildung einer neuen Ln(III)-haltigen CSH-Phase beobachtet. Ein wesentlicher Faktor war die Konzentration von Ca(II) und Silikat im Porenwasser. Die neue Phase bildete sich innerhalb der ersten Stunden und blieb danach über den Beobachtungszeitraum von über 200 Tagen unverändert. Die Anwesenheit von GLU und NTA veränderten den Einbau bzw. die Ausbildung der neuen Phase im Endlager-relevanten Konzentrationsbereich der beiden Liganden nicht, bei höheren Konzentrationen, besonders von Glu, erhöhte sich dann die Löslichkeit der Ln(III)-Ionen oder es wurden ternäre Ln(III)-Ca(II)-Oberflächenkomplexe beobachtet, je nach Ca(II)-Konzentration im Porenwasser.
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    Verbundprojekt: Quantenrepeater.Link (QR.X); TP-UBN: Faserresonatoren für ionenbasierte Quantenspeicher; UP1: Quantenspeicher mit Ionen; UP2: Faserresonatoren mit integrierten Elektroden
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025) Linden, Stefan; Köhl, Michael
    [no abstract available]
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    Detaillierte Analyse der porösen Siliziumschichten zur Erzeugung einer idealen Saatschicht für die Epitaxie; Thema des Verbunds: Detaillierte Defektanalyse von EpiWafern zur Verbesserung ihrer kristallographischen und elektronischen Qualität (DETEKTIV)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-05) Terheiden, Barbara; Sanz Alonso, Sarah; Botchak Mouafi, Yves Patrick; Micard, Gabriel
    [no abstract available]
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    Verbundprojekt: Privatsphäreschützendes Maschinelles Lernen für endgerätzentrierte Selbstvermessung - MLens
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025) Reischuk, Raphael
    Das Innovationspotenzial des Big-Data-Markts im Gesundheitswesen wird durch zahlreiche regulatorische Hürden eingeschränkt. Zwar existieren für viele gesetzliche Vorgaben etablierte Umsetzungsprozesse, doch mangelt es im Bereich des verantwortungsvollen Umgangs mit Patientendaten häufig an grundlegenden technologischen Lösungen. Dies führt zu Investitionsunsicherheiten bei datenbasierten Innovationen im Healthcare-Sektor. Maschinelles Lernen (ML) bildet einen zentralen Bestandteil zahlreicher datengetriebener Entwicklungen der letzten Jahre. Mithilfe von ML-Methoden lassen sich auf Basis von Beispieldaten (den sog. Trainingsdaten) Muster und Bewertungsmechanismen erkennen und Regeln zur Generierung künstlicher Daten (sog. Synthesedaten) ableiten. Zahlreiche Angriffe haben gezeigt, dass ML-Modelle, die mit schützenswerten Trainingsdaten trainiert wurden, häufig erhebliche Mengen dieser Daten memorieren. Dadurch gelten die Modelle selbst als schützenswert. Diese sogenannte "Memorization" wirft die grundlegende Frage auf, ob sich effektive maschinelle Lernverfahren entwickeln lassen, die sämtliche Angriffe auf die zugrunde liegenden Trainingsdaten verhindern und somit jede Form der Datenmemorierung ausschließen. In der praktischen Umsetzung ergibt sich eine weitere Herausforderung: In Szenarien ohne zentrale Instanz, der alle beteiligten Personen vertrauen würden, stellt sich zusätzlich die Frage, ob praxistaugliche, verteilte Lernverfahren realisierbar sind, die mit schützenswerten Trainingsdaten arbeiten können, ohne dass diese zuvor zentral zusammengeführt werden müssen. Ziel unseres Projekts ist es nun, die Anwendbarkeit und Marktchancen neuartiger Verfahren für privatsphäre-schützendes Maschinelles Lernen zu untersuchen und anhand von Demonstratoren erfahrbar und bewertbar zu machen. Das Vorhaben baut auf aktuellen Forschungsergebnissen zu datenschutzgerechten Lernmethoden auf, bei denen beispielsweise Differential Privacy (DP) und Secure Multi-Party Computation (SMPC) eingesetzt werden, um den Schutz schützenswerter Trainingsdaten zu gewährleisten. Bestehende Ansätze gelten bislang jedoch entweder als ineffizient, technisch schwer skalierbar oder bieten keinen ausreichenden Schutz in realitätsnahen Anwendungsfällen. Unser Projekt adressiert insbesondere drei zentrale Problemstellungen: (1) ungewollte Informationsabflüsse durch Nutzeranfragen, (2) das Offenlegen schützenswerter Informationen über Trainingsdaten durch das Modell selbst sowie (3) grundsätzliche Risiken durch zentrale Datenspeicherung. Hier setzen wir auf dezentrale und endgerätebasierte Lernverfahren, die diese Risiken technisch eindämmen sollen.
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    Verbundprojekt KI-mobil: Plattform für energieeffiziente KI-Prozessoren in mobilen Anwendungen (ZuSE KI-mobil)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026) Friedrich, Simon; Mojumder, Shaown; Fettweis, Gerhard
    Im Rahmen des ZuSE KI-mobil Projekts sollte eine KI-Plattform für Anwendungen im Automotive Bereich konzeptioniert und implementiert werden. Hierfür wurde das Projekt in zwei Phasen unterteilt und Ziel des Teilvorhabens der TU Dresden war die Entwicklung, Implementierung und Inbetriebnahme eines energieeffizienten KI-Beschleunigers. Die zunächst dreijährige Phase I konzentrierte sich auf die Erstellung eines Chip-Demonstrators, welcher in den zu entwickelnden Plattform-SoC des Gesamtvorhabens integriert werden kann. Aufbauend darauf beinhaltete die anschließende zweijährige Phase II die Entwicklung eines an Standardschnittstellen integrierbaren Backend- und Frontend-Compilers. Zusätzliche wurde in diesem Teilvorhaben die Skalierbarkeit des KI-Beschleuniger aus Phase I weiter verbessert und dessen Funktionsumfang bezüglich neuartige Transformer Netzwerke erweitert.
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    SPIZWURZ benchmark phase 1 - Blind benchmark report
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2026-04) Rezchikova, Aleksandra; Stuckert , Juri; Sievers, Jürgen; Kilger, Robert
    The originally licensed dry storage period of 40 years for spent nuclear fuel requires extension due to the lack of a duly available final disposal facility in Germany. The assessment of fuel rod integrity at the end of extended storage periods relies heavily on numerical predictions. Therefore, the development, verification, and validation of reliable fuel performance codes are essential to allow for a robust safety assessment of long-term dry storage operation. Within the framework of the SPIZWURZ project, the SPIZWURZ bundle experiment at KIT was conducted to provide an experimental basis for model development and validation. In this test, a fuel rod bundle was subjected to a gradual cooling transient over a period of 250 days, with an average cooling rate of approximately 0.95 °C per day. The experiment generated integral measurement data on cladding creep deformation and hydrogen behavior under conditions representative of dry storage. This report documents the results of a blind benchmark exercise performed to assess the capability of existing fuel performance codes to predict the thermomechanical and hydrogen-related phenomena occurring during a long-term cooling transient. The bench-mark results provide insight into the current predictive capabilities and limitations of the applied models and contribute to their further improvement for safety assessments of extended dry storage.
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    Verbundname: Innovative Vakuumtechnologie für Quantensensoren (Akronym: InnoVaQ); Teilvorhaben: Konzeption und In-System-Charakterisierung miniaturisierter additiv gefertigter Ultrahochvakuumkammern aus Titan
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025) Hannig, Stephan
    Ziel des Teilvorhabens der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) war es Beiträge zur Entwicklung eines Demonstrators für einen hochkompakten Ultrahochvakuum-Aufbau für einen auf Strontium-Atomen basierenden Quantensensor zu liefern, wobei die Zielgröße des Demonstrators unter 10 cm Kantenlänge beträgt. Im Rahmen des Teilprojekts "Konzeption und In-System-Charakterisierung miniaturisierter additiv gefertigter Ultrahochvakuumkammern aus Titan" sollte die Eignung von additiv gefertigten Vakuumkammern für den Ultrahochvakuumbereich von unter 1x10-9 mbar demonstriert und im Experiment nachgewiesen werden, dass diese Fertigungstechnologie bei identischer Funktionalität eine drastische Verkleinerung des Kammervolumens, der Kammermasse und der notwendigen Vakuumpumpe ermöglicht. Hierfür sollte die Expertise der PTB im Bereich Entwicklung additiv gefertigter Komponenten für Vakuumsysteme genutzt werden, um zusammen mit wissenschaftlichen und industriellen Partnern einen Demonstrator zu entwickeln und aufzubauen, der die Realisierung eines kompakten Quantensensors für Anwender demonstriert und gleichzeitig kundenspezifisch additiv gefertigte Vakuumkammern zur Marktreife führt.
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    Vorhaben X-KIT, Teilprojekt 1 (TP1)
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-06-06) Kubsch, Bastian
    Das Vorhaben X-KIT verfolgte das Ziel, die vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) geförderten KI-Projekte im Bereich Landwirtschaft, Ernährung und ländlicher Raum systematisch zu vernetzen und den Wissens- und Ergebnistransfer zu stärken. Teilprojekt 1 (TP1) war für die fachlich-inhaltliche Begleitung und Clusterung dieser vielfältigen Projektlandschaft verantwortlich. Ausgangspunkt war eine sehr heterogene Projektstruktur mit stark variierenden Anwendungsfeldern, Datenarten und Bewertungsmethoden für KI-Systeme. Der wissenschaftlich-technische Stand war geprägt durch methodische Vielfalt - von klassischen ML-Verfahren über Deep Learning bis hin zu erklärbaren Modellen - sowie durch einen Mangel an übergreifenden Qualitätsstandards im Bereich KI in der Agrardomäne.
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    Erweiterung, Validierung und Bereitstellung von qualitätsgesicherten OpenFOAM-Solvern für Containmentanwendungen (CFDCONT II) Teil 1
    (Hannover : Technische Informationsbibliothek, 2025-10) Schramm, Berthold; Stewering, Jörn
    Seit vielen Jahren beteiligt sich die GRS an der Entwicklung, Validierung und Anwendung von CFD-Methoden für Reaktorsicherheitsanalysen mit dem Ziel, Aussagefähigkeit zu einem breiten Spektrum von Fragestellungen für die gängigen (Generation II – III+) und zukünftigen (Generation IV und SMR) KKW-Technologien sicherzustellen. Ziel dieses Projektes war die Weiterentwicklung, Validierung und Bereitstellung von qualitäts-gesicherten OpenFOAM-Referenzsolvern für Containment-Fragestellungen für LWR. Diese Arbeiten erfolgen im Rahmen eines Verbundvorhabens mit dem Forschungszentrum (FZ) Jülich. Der folgende Bericht umfasst die von der GRS durchgeführten Arbeiten, das FZ Jülich hat einen eigenen Abschlussbericht erstellt. OpenFOAM zur Berechnung der Gasverteilung Der vom FZ Jülich entwickelte Solver containmentFOAM bildete den Ausgangspunkt für die Erstellung eines Referenzsolvers zur Berechnung von Gasverteilungen für Containment-Anwendungen. Zu Beginn des Projekts wurde anhand unterschiedlicher Versuche (CONAN, PANDA 4bis, OECD/NEA-Benchmark zur Schichtungsauflösung, SETH ST2.1, THAI TH-24) containmentFOAM mit dem von der GRS entwickelten Solver cht-MultiRegionSchmidtFOAM verglichen. Anschließend wurde ContainmentFOAM für die Simulation der Strömung in komplexen Mehrraumgeometrien validiert. Im THAI-Versuch TH-35 wurde eine Gegenströmung in einem Verbindungsrohr untersucht und in den OECD-PANDA-Experimenten P1A1-3 und P1A1-4 wurde die Strömung in einer Konfiguration betrachtet, die an eine Freisetzung in einen Dampferzeugerturm im Sicherheitsbehälter angelehnt ist. Anhand von Versuchen aus der OECD-PANDA-Versuchsreihe P1A2 wurde die Wärmestrahlungsmodellierung mit unterschiedlichen Strahlungsmodellen untersucht. Ein weiterer Schwerpunkt war die Modellierung von Gebäudekondensatoren. Es wurden die HYMERES-2-Versuche H2P6-1 und H2P6-2 mit unterschiedlicher Modellierung von Gebäudekondensatoren nachgerechnet. Einsatz von OpenFOAM bei H2 bzw. H2/CO Verbrennung Der von der TU München entwickelte Solver xDynFOAM wurde von der GRS für die Simulation von H2-Verbrennung validiert. Langsame Verbrennungsvorgänge wurden anhand der THAI-Experimente HD-7, HD-8, HD10 und HD-12 nachgerechnet. Anhand eines ENACCEF-2-Experiments mit 13 Vol.-% H2 in Luft wurde ein Experiment mit schneller, turbulent-beschleunigter Verbrennung simuliert. Anhand eines GraVent-Experiments wurde die Simulation von DDT und Detonation getestet. Zur Durchführung von Multi-Physik-Analysen zur Fluid-Struktur-Interaktion (FSI) wurde eine Kopplung von Open-FOAM mit LS-DYNA entwickelt. Dazu wurde ein Kopplungsprogramm, FS-Converter, von der GRS erstellt. Es ermöglicht, die mit OpenFOAM berechneten lokalen Druckver-läufe als räumlich verteilte Last-Zeit-Funktionen in LS-DYNA zu verwenden. Der FS-Converter wurde anhand unterschiedlicher Versuche erprobt (HySEA-Experiment, Offermann-Versuche und ein GraVent-Experiment). Anwendbarkeit von OpenFOAM für komplexe Containment-Analysen Durch die Simulation der Gasverteilung eines Kühlmittelverluststörfalls (Surge-Line-Bruch) in einem generischen Containment angelehnt an einen DWR vom Typ KONVOI wurde die Leistungsfähigkeit von containmentFOAM für reale Anwendungen untersucht und Weiterentwicklungsbedarf aufgezeigt. Nationale und internationale Zusammenarbeit Die GRS hat sich an nationalen und internationalen Treffen/Konferenzen aktiv beteiligt. Das jährliche CFD-Verbund-Treffen wurde von der GRS organisiert und dabei wurden regelmäßig GRS-Arbeiten zu Containment-Fragestellungen vorgestellt. Die GRS hat an den Treffen des PRG des OECD/NEA-PANDA-Projekts teilgenommen und ausgewählte Arbeiten mit Bezug zu diesem Versuchsprogramm vorgestellt. Des Weiteren hat sich die GRS mit xDynFOAM-Simulationen am ETSON-AMHYCO-Verbrennungsbenchmark zur Verbrennung von H2/CO-Gemischen beteiligt. Koordination von OpenFOAM-Aktivitäten (Containment) Die GRS hat einen passwortgeschützten GitLab-Server eingerichtet, auf den nationale CFD-Verbund-Partner zugreifen können, um Modelle und Solver (z. B. containment-FOAM, xDynFOAM; GRS-PAR-Modell) herunterzuladen sowie eigene Modelle den Partnern zur Verfügung zu stellen. Die GRS hat bereits eine Reihe von Validierungsfällen auf diesen Server hochgeladen. Die GRS hat das GRS-PAR-Modell, das auf modifizierten AREVA-Gleichungen basiert, an containmentFOAM gekoppelt und an neue Open-FOAM-Versionen angepasst. Zudem wurde eine verbesserte Implementation am THAI-Experiment HR-5 validiert. Die GRS hat das FZ Jülich bei der Portierung von containmentFOAM in neue OpenFOAM-Versionen mit Validierungsrechnungen unterstützt.