Institut für Thermische Energietechnik und Sicherheit (ITES)

Entscheidungsunterstützung und Sicherheit

Leiter: W. Raskob

Die Arbeitsgruppe UNF befasst sich mit der Erforschung und Entwicklung von Methoden und Werkzeugen zur Unterstützung von Entscheidungsträgern für die Bewältigung und das Beherrschen von Großschadensereignissen und Krisensituationen.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Erforschung und Entwicklung KI-basierter Konzepte zur Erhöhung der Resilienz kritischer Infrastrukturen vor dem Hintergrund zunehmender Unsicherheiten und Risiken.

Die Tätigkeitschwerpunkte liegen auf dem Notfallschutz nach kerntechnischen Unfällen und der Notfallvorsorge und der Erhöhung der Resilienz kritischer Infrastrukturen und der urbanen Resilienz.

Tätigkeitsschwerpunkt:
Entscheidungshilfesysteme für den Notfallschutz nach kerntechnischen Unfällen (https://resy5.iket.kit.edu/RODOS/)
Für den nuklearen Notfallschutz forscht die Arbeitsgruppe UNF an der Abschätzung der Auswirkung von unfallbedingt freigesetzten radioaktiven Stoffen aus kerntechnischen Anlagen oder durch terroristische Anschläge (Schmutzige Bomben) auf den Menschen und die Umwelt. Hierzu werden Rechenmodelle und Programmsysteme für den operationellen Einsatz durch Benutzer vorwiegend im europäischen Raum, aber auch weltweit entwickelt, die an nationale und regionale Gegebenheiten angepasst werden können. Das Entscheidungshilfesystem JRODOS wurde im Rahmen von mehreren EU geförderten Projekten (EURANOS, PREPARE, CONFIDENCE) von der Arbeitsgruppe UNF federführend entwickelt. Schwerpunkt der Arbeiten zurzeit bilden die Integration von Unsicherheiten in die Entscheidungsunterstützung und die Quelltermabschätzung in der Frühphase eines Unfalls.

  • Wie können meteorologische Ensembles (zwischen 10 und 40 Realisationen eines Wettergeschehens) und unterschiedliche Quellterme (realistisch, optimistisch, pessimistisch) zur Darstellung der Unsicherheiten in der Frühphase genutzt werden?
  • Welche mathematischen Methoden können zur Abschätzung des Quellterms aus Messdaten und Ergebnissen der atmosphärischen Ausbreitungsmodelle genutzt werden?

JRODOS wird weltweit in mehr als 30 Ländern und in der Bundesrepublik Deutschland zur nuklearen Notfallvorsorge eingesetzt.

Tätigkeitsschwerpunkt:
Resilienz kritischer Infrastrukturen
Der Begriff Resilienz in der Gruppe Unfallfolgen zielt in erster Linie auf eine Aufrechterhaltung der Grundversorgung der Gesellschaft mit kritischen Dienstleistungen (z.B. Strom, Wasser, Gesundheitswesen) ab. Unsere systemische Forschung hierzu untersucht Freiheitsgrade im Bereich des Designs kritischer Infrastrukturen (z.B. Versorgungsnetze) und im Bereich robuster und dynamischer Maßnahmen-Entwicklung mit dem Ziel der Verbesserung der Resilienz einzelner Infrastrukturen oder Infrastruktur-Systeme. In diesem Zusammenhang werden KI-basierte Konzepte, Methoden und Algorithmen zu den folgenden Schwerpunktthemen erarbeitet:

  • Planung und (Echtzeit-)Betrieb resilienter und adaptiver kritischer Infrastrukturen und Versorgungsnetze – hierbei werden insb. smarte Energiesysteme, Wasserversorgung und Transportsysteme (Autobahnen) betrachtet.
  • Dynamische Entscheidungsunterstützung im Krisenmanagement – hierbei werden Methoden zur multi-kriteriellen Entwicklung robuster und koordinierter Maßnahmen unter Einbeziehung verschiedener kritischer Infrastrukturen wie Gesundheitssystem, Strom- und Wasserversorgung (urbane Resilienz) untersucht.

Diese werden ab 2012 auch im Rahmen des Portfolio Themas „Sicherheit“ der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e.V. (HGF) gefördert.

o    Forschungsgebiete:

  • Simulationsmodelle für Ausbreitungsvorgänge und Dosisabschätzungen
  • Simulationsmodelle für Schutz- und Gegenmaßnahmen
  • Modelle und Algorithmen zur dynamischen Maßnahmen-Generierung
  • Grundlagenforschung und Entwicklung von Konzepten zur Erhöhung der Resilienz unter Einsatz smarter Technologien im Bereich Smart Grids, Transportsysteme, urbaner Systeme (Gesundheitssystem, Wasserversorgung etc.)
  • Entwicklung operationalisierbarer Resilienz Metriken u. A. im Grenzgebiet ingenieur- und sozio-technischer Disziplinen
  • Multikriterien Analyse
  • Wissensdatenbanken und Fallbasiertes Schließen
  • Risikobasierte Szenario-Techniken
  • Umgang mit Unsicherheiten
  • Rechnergestützte Entscheidungshilfesysteme
  • Betriebssoftware für Entscheidungshilfesysteme einschl. Datenbanken und Messwertverarbeitung

o    Systementwicklung:

  • Realisierung benutzerfreundlicher Oberflächen zur Eingabe und Ausgabe
  • Systemsteuerung zur Verknüpfung der Simulationsmodelle in ein integriertes System
  • Anwendungsorientierte Ergebnisdarstellung
  • GIS- und Webbasierte Dienste
  • Interdisziplinärer Dialog zwischen Modell- und Systementwicklern
  • Kontinuierlicher Erfahrungsaustausch mit den Benutzern