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Development of the 3D SP transport solver KANECS for nuclear reactor analysis
Get PDFFor practical reactor analysis, a low-order transport approximation such as simplified spherical harmonics (SPN) has become widely used due to its improved accuracy over diffusion and lower computational cost compared to spherical harmonics (PN) and discrete-ordinate (SN) methods. This paper introduces and verifies KANECS, a new neutronic solver that employs the SPN approximation and continuous Galerkin finite-element method (CGFEM) for angular and spatial discretization respectively, to solve the 3D steady-state multigroup neutron transport equation in Cartesian geometry. For the numerical verification, the KAIST and C5G7 benchmarks were selected. The results show that KANECS predicts with promising accuracy the keff and power distribution, fairly close to the ones of transport approach. Consequently, KANECS demonstrates that it can effectively perform a pin-by-pin core analysis
Amtliche Bekanntmachung. Bekanntmachungen. 2025,18: Siebte Satzung zur Änderung der Studien- und Prüfungsordnung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) für den Masterstudiengang Elektrotechnik und Informationstechnik vom 05.03.2025
Get PDFNew ways of working and residing: Towards temporary arrangements in large city regions in Germany
Get PDFFirst measurements with the Faraday cup fast ion loss detector on Wendelstein 7-X
Get PDFThe first measurements made with a prototype Faraday cup fast ion loss detector (FC-FILD) on the Wendelstein 7-X (W7-X) device are presented and shown to be consistent with lost neutral beam fast ions. The FC-FILD is a small form factor, energy resolving detector designed to be mounted inside the first wall armor tiles of W7-X. Such mounting will allow for a future detector array to be installed, which has been shown to be critical for demonstrating improved fast ion confinement with plasma beta (β = 2μ0p/B2). The prototype diagnostic is composed of a movable armature with a water cooled diagnostic head, mimicking the first wall armor tile cooling structure. The movement of the
armature allows for assessment of different detector positions relative to the plasma edge. Measurements of lost fast ions in the low shear magnetic configuration are correlated with neutral beam blips and the neutral beam energy spectrum. Analysis of the rise time of the signals presents a timescale much faster than the energy or particle confinement time and of the order of the predicted neutral beam fast ion slowing down time. Simulations predict a larger signal amplitude than measured, and possible reasons for this are discussed. Finally, a redesigned aperture is presented, which allows for fast ions to reach the detector in a larger set of magnetic configurations
Bayesian and frequentist significance of vertical displacements from high-precision geodetic observations: case study in an earth fill dam placed in southern Spain
Get PDFOn the Czochralski growth of SiGe crystals as substrates for strained Ge quantum well heterostructures
Get PDFThis investigation showcases the viability of producing SixGe1−x bulk single crystals via the Czochralski technique. A high Si content in Ge-rich SiGe wafers is highly desirable for various applications in quantum technology, particularly as strain-relaxed buffers for the realization of hole spin qubits in strained Ge quantum well heterostructures. The focus lies on the bulk crystal growth of such materials and their chemical and structural quality. For this, the Czochralski process, starting from a highly pure Ge seed and melt, utilizing continuous feeding by dissolution of Si rods was performed.Si0.16Ge0.86 wafers with a diameter of up to 15 mm obtained from the bulk crystal exhibited homogeneous structural quality in contrast to the conventionally used epitaxial strain-relaxed SiGe buffers. The compositional fluctuations of Si measured throughout the wafer were below 0.4 at. % in addition to a dislocation density below 3 × 106 dislocations/cm2. Interestingly, the central region of the wafer displayed no measurable compositional fluctuations and contained less than 105 dislocations/cm2. Furthermore, the difficulties and limits of growing such SiGe crystals are discussed, such as the continuous dissolution of Si during growth and the formation of oxides in the melt during growth. The current observations indicate significant potential for further enhancement of the crystal quality and to realize higher Si concentrations using the Czochralski technique
Controls of sedimentary facies and diagenesis on reservoir and thermal properties in coal-bearing Upper Carboniferous siliciclastic rocks
Get PDFDas Oberkarbon des Ruhrbeckens, historisch gleichbedeutend mit dem Kohlebergbau, hat sich zu einer Region mit vielfältigen Potenzialen des Untergrunds entwickelt. Diese Potenziale hängen von der räumlichen Verteilung der Porosität und Permeabilität sowie von permeablen Störungen und Brüchen im Gestein ab, welche den Fluidfluss steuern. Ein besseres Verständnis der Faktoren, die die Permeabilität beeinflussen – von mikroskaligen Kornüberwüchsen bis hin zu kilometerskaligen Änderungen der Lithofazies – ist daher entscheidend für eine verbesserte Exploration. Insbesondere Untergrunddaten bieten wertvolle Einblicke, da sie die in-situ Bedingungen der Gesteinsformationen widerspiegeln. Eine wesentliche Neuerung dieser Studie ist die systematische Quantifizierung der Reservoireigenschaften des Oberkarbons im Ruhrbecken anhand von Bohrkernanalysen, wodurch eine robuste Korrelation mit sedimentären Attributen hergestellt wird. Während diese Formationen traditionell als dicht klassifiziert wurden, fehlten bislang umfassende Messdaten zur räumlichen Variabilität der Reservoircharakteristika sowie eine systematische Verknüpfung mit lithologischen und diagenetischen Steuerungsfaktoren, was nun durch diese Arbeit adressiert wird.
Die Studie konzentriert sich auf Bohrkernproben aus drei Bohrungen, die verschiedene stratigraphische Einheiten des Westfal A (Langsettium) und Westfal B (Duckmantium) umfassen und kombiniert petrophysikalische, petrographische, geomechanische und geochemische Analysen. Die 270 m Kernmaterial zeigen zyklische Deltaablagerungen der 4. Ordnung mit Sohl- und Dachbankzyklen mit einem generell regressiven Trend. Mächtige Sandsteinlagen sind mit der Deltafront assoziiert, während Ton- und Siltsteine mit dem Prodelta bzw. der unteren Deltaebene in Verbindung gebracht werden. Mehrere Meter mächtige Kohleflöze sind den Überschwemmungsgebieten der unteren Deltaebene zugeordnet.
Die Sandsteine und Siltsteine des Oberkarbons sind im Allgemeinen undurchlässig (mittlere Porosität 5.4 %; mittlere Permeabilität 0.28 mD), weisen jedoch eine erhebliche Variabilität in ihren Reservoireigenschaften auf. Diese werden maßgeblich durch sedimentären Eigenschaften wie Korngröße und mineralogischer Zusammensetzung sowie diagenetischen Alterationen gesteuert. Die mechanische Kompaktion stellt den dominierenden Mechanismus für den Porositätsverlust (mittlere mechanische Kompaktion 38,8 %) dar und führt insbesondere in den feinkörnigen Lithologien mit hohen Anteilen duktiler Gesteinsfragmente der unteren Deltaebene zu ungünstigen Reservoirbedingungen. Die Sandsteine der Deltafront weisen hingegen geringfügig verbesserte Reservoireigenschaften (> 8 %; > 0.01 mD) auf, die auf die Entwicklung intragranularer Lösungsporosität (1.5 bis 6 %), insbesondere in Feldspäten, während der Versenkung zurückzuführen ist. Zudem sind die Sandsteine durch geringere Volumina an duktilen Gesteinsfragmenten ( 0.99). Zementation hat nur einen geringen Einfluss auf die Reservoireigenschaften. Somit haben die Volumina an duktilem Gesteinsfragmenten sowie Feldspat- oder feldspatreichen Gesteinsfragmenten einen entscheidenden Einfluss auf die Reservoirqualität.
Generell korreliert eine Veränderung der mineralogischen Zusammensetzung von Lithareniten zu lithischen Subarkosen mit einer Zunahme der Korngröße von Silt zu Sandstein, welche ebenfalls mit einem allgemeinen Anstieg der Porosität verbunden ist.
Die Lösungsporosität tritt hauptsächlich in detritischem Kalifeldspat und Plagioklas auf, die durch saure Porenwässer aus der Reifung von organischem Material entstanden ist und zu den niedrigen rezenten Feldspatgehalten (durchschnittlich 6.7 %) führt. Eine erhöhte Porosität führt jedoch nicht zwangsläufig zu einer verbesserten Permeabilität, da authigene Tone (d.h. Kaolinit und Illit) sowie spätdiagenetische Karbonate (d.h. Siderit und eisenhaltiger Dolomit/Ankerit) die sekundäre Porosität ausfüllen.
Neben der Reservoirqualität beeinflussen diese diagenetischen Prozesse auch die geomechanischen und thermischen Gesteinseigenschaften. Niedrige Kompressionswellengeschwindigkeiten in den Sandsteinen der Deltafront (2886 m/s) korrelieren negativ mit hohen Porositäten (15.6 %). Ebenso hat die Porosität einen wesentlichen Einfluss auf die Wärmeleitfähigkei, wobei poröse Sandsteine minimale Werte von 2.3 W/(m×K) aufweisen. In weniger porösen Proben wird die Wärmeleitfähigkeit jedoch weniger von der Porosität, sondern stärker von der Mineralogie beeinflusst. Generell erscheinen die hohen Werte von bis zu 5.3 W/(m×K) vielversprechend für geothermische Anwendungen, insbesondere im Vergleich zu verfügbaren Literaturwerten .
Das Si/Al-Verhältnisses hat sich als zuverlässiger Proxy zur Korngrößenabschätzung erwiesen und stellt ein praktisches Werkzeug für zukünftige Explorationsstudien dar. Zudem wurden SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, MgO und K₂O Gehalte aus XRF-Analysen als potenzielle Proxies für Quarz- und Phyllosilikatgehalte identifiziert, die dabei helfen, Sandsteine und Siltsteine zu unterscheiden und Reservoirparameter abzuleiten.
Die Charakterisierung der Lithofaziestypen stellt eine wertvolle Grundlage dar, um Gesteinseinheiten anhand unterschiedlicher Sedimentationsbedingunen und diagenetischer Überprägung zu klassifizieren. Darüber hinaus deuten die Ergebnisse darauf hin, dass eine Korngrößen-basierte Klassifikation gegenüber der Faziesassoziationen überlegen ist, insbesondere zur Bewertung des geothermischen Potenzials. Dennoch wird der Fluidfluss – sei es für Bergwerksflutung, Geothermie oder Gasförderung – primär auf künstliche Infrastrukturen wie Strecken und Schächte angewiesen sein. Natürliche Störungen sind oft undurchlässig, und natürliche Klüftungssysteme beschränken sich auf dichte Sandsteinhorizonte. Aufgrund der Gesteinszusammensetzung aus duktilen Schiefer- und Tonsteinfragmente (die oft eine Pseudomatrix ausbilden), Quarz und geringen Feldspatgehalten ist eine Veränderung der Gesteine durch Grubenflutung unwahrscheinlich.
Letztendlich liefert diese Studie einen integrierten Rahmen zur Bewertung dichter siliziklastischer Reservoire im Ruhrbecken und bietet neue Erkenntnisse über das Zusammenspiel sedimentärer Fazies, Diagenese und Reservoirqualitäten. Die Ergebnisse haben direkte Implikationen für die untertägige Nutzung, insbesondere für geothermische Nachbergbaunutzung, Tight-Gas-Exploration und Fluidmigrationsmodellierung in vergleichbaren geologischen Systemen weltweit
Lernfabriken als neuer Lernraum für das Bildungspersonal. Eine erste Bestandsaufnahme in Baden-Württemberg
Get PDFDer Artikel thematisiert Realisierungschancen von beruflichen Lernfabriken für den Kontext der Weiterbildung. Es zeigt sich anhand erster Befunde aus Baden-Württemberg (vgl. Windelband u.a. 2023), dass einerseits berufliche Lernfabriken Kristallisationsorte für (neue) berufsdidaktische Potentiale in der Weiterbildung bilden können. Andererseits können die Ergebnisse fruchtbar gemacht werden für curricular-inhaltliche Perspektiven, die auf die Qualifizierung der Aus- und Weiterbildner abstellen
"Is This Seat Accessible for Me?": An Autoethnography of a Person With a Mobility Disability Using Interactive Seat Plans for Public Events
Get PDFSpectating sports matches or concerts is a popular activity, but these public live events have yet to become more accessible to people with disabilities. Inspecting the corresponding interactive seat plan before purchasing tickets online can be necessary to avoid or prepare for barriers at these venues. Unfortunately, these representations often lack valuable accessibility information. To explore how this can affect the disabled community, we leverage autoethnography to provide an in-depth introspective account through the lens of a person with a mobility disability. We apply Thematic Analysis to synthesise field notes from his research diary. The crafted themes showcase the lacking accessibility support in seat plans and illustrate the first author\u27s adaptation strategies to facilitate accessible experiences. We further contextualise his social relationships as a key factor throughout this process. Grounded in these results, we reflect on the provision of accessibility information, the categorisation of seats, and interdependent relationships within and through these systems
Nanoparticle formation in the boundary layer of burning iron microparticles: Modeling and simulation
Get PDFIron powder is emerging as a promising carbon-free energy carrier that can be used for a clean iron-based energy cycle. The powder can be combusted with air to generate heat and power. Thereafter, the iron oxide powder is collected and regenerated by means of a thermochemical reduction with green H2 closing the loop. During the combustion, the formation of nanoparticles poses challenges in terms of particulate emissions and material losses. Nanoparticles are difficult to separate from the exhaust gases and are respirable, which is why a comprehensive understanding of their formation and how to avoid them is necessary. In this study, a model for nanoparticle formation is introduced, which is based on the condensation of supersaturated iron/iron oxide vapor to liquid nanoparticles in the boundary layer of the burning iron microparticle. Resolved boundary layer simulations of single iron microparticles are compared with recent in situ measurements to investigate the onset of nanoparticle formation and characteristics of the nanoparticle cloud that is formed close to the burning parent microparticle. Nanoparticle formation and nanoparticle cloud evolution are investigated, considering combustion and transport processes in the boundary layer. It is shown that the particle temperature is the most important parameter for nanoparticle formation and a correct prediction of particle temperature evolution is crucial for nanoparticle prediction. Further analysis identifies convection and thermophoresis as the primary transport processes for the nanoparticle cloud, while diffusiophoresis is negligible. Additionally, the sensitivity of nanoparticle formation to the evaporation model and reaction mechanism is evaluated