Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikrowellensender im IPP-Teilinstitut Greifswald testet ITER-Bauteil

19.07.2004


Der neue, leistungsstarke Mikrowellensender im Teilinstitut Greifswald des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) wurde genutzt, um einen Hohlleiter zur Einkopplung von Mikrowellen in das Plasma des geplanten internationalen Testreaktors ITER zu testen. Wissenschaftler aus mehreren europäischen Fusionslaboratorien waren an dem Prüfprogramm beteiligt. Der Sender ist für die Plasmaheizung im Fusionsexperiment Wendelstein 7-X bestimmt, das zur Zeit in Greifswald aufgebaut wird.


Blick in den Wellenleiter: Die Computersimulation macht den Zick-Zack-ähnlichen Durchgang der Mikrowelle durch den Hohlleiter sichtbar. (Bild: B. Plaum, IPF Stuttgart)



Ziel der Fusionsforschung ist es, ein Kraftwerk zu entwickeln, das - ähnlich wie die Sonne - aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnt. Um das Fusionsfeuer zu zünden, muss der Brennstoff, ein Wasserstoffplasma, in Magnetfeldern wärmeisolierend eingeschlossen und auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Nächster großer Schritt ist die internationale Testanlage ITER (lat.: "der Weg"). Mit einer Fusionsleistung von 500 Megawatt - zehnmal mehr, als zur Aufheizung des Plasmas verbraucht wird - soll ITER zeigen, dass Energieerzeugung durch Fusion möglich ist. Die Anlage wurde von Forschern aus Europa, Japan, Russland und den USA vorbereitet, China und Südkorea haben sich dem Projekt angeschlossen.



Die Aufheizung des ITER-Plasmas soll unter anderem ein leistungsstarkes Mikrowellen-System mit 24 Megawatt Leistung übernehmen. Auch zur Unterdrückung von Instabilitäten im Plasma sind die Mikrowellen geeignet. Dazu müssen die Strahlen gezielt an unterschiedliche Orte im Plasma gelenkt werden können. Diese Aufgabe sollen Wellenleiter erfüllen - rechteckige metallische Rohre, die in das Innere des Plasmagefäßes führen. Richtig gebaut, werden die Wellen zwischen den gegenüberliegenden Wänden dieser Rohre Zick-Zack-ähnlich nach vorne reflektiert. Dabei verlassen sie das Rohr unter dem gleichen Winkel, mit dem sie eingestrahlt wurden. In sicherer Entfernung vom heißen Plasma kann so mit beweglichen Spiegeln der Eintrittswinkel eingestellt und der Strahl "ferngesteuert" um rund 10 Grad im Plasma geschwenkt werden.

An der Überprüfung dieses neuartigen Konzepts wird in Japan und Europa gearbeitet. Die Koordinationsstelle für die europäischen ITER-Beiträge, das European Fusion Development Agreement (EFDA), hat hierzu ein ausgefeiltes Testprogramm in Auftrag gegeben. Erster Schritt: Im Institut für Plasmaforschung (IPF) der Universität Stuttgart wurde ein vereinfachtes Modell des Hohlleiters berechnet und gebaut. Das rund 7 Meter lange Teststück aus Aluminium besitzt einen quadratischen Innenquerschnitt von 6 mal 6 Zentimetern und eine kompliziert geriffelte innere Oberfläche. Die IPF-Wissenschaftler sind bereits maßgeblich an der Entwicklung des Mikrowellen-Übertragungssystems für die Plasmaheizung des Fusionsexperiments Wendelstein 7-X beteiligt, das gegenwärtig in Greifswald aufgebaut wird. Zweiter Schritt: die Hochleistungs-Experimente in Greifswald. Als Teil des geplanten 10 Megawatt-Mikrowellensystems zur Heizung des Wendelstein-Plasmas steht hier seit letzten November das erste von insgesamt 10 Gyrotrons zur Verfügung. Im Auftrag des IPP wurde es vom Forschungszentrum Karlsruhe gemeinsam mit weiteren europäischen Forschungsinstituten und Industrieunternehmen entwickelt. Die Mikrowellen-Frequenz von 140 Gigahertz liegt sehr nahe an der ITER-Frequenz von 170 Gigahertz. Mit 1000 Kilowatt Leistung ist es der leistungsstärkste kontinuierlich laufende Mikrowellensender weltweit.

Die verfügbare Leistung ist insbesondere ausreichend, um prüfen zu können, ob das ITER-Teststück unter Hochleistungsbedingungen korrekt arbeitet. Auch Übertragungsverluste und Strahlqualität wollte man in dem für ITER relevanten Betriebsbereich ausmessen. Dazu brachten die Wissenschaftler einen 500 Kilowatt-Mikrowellenstrahl mit Spezialspiegeln in ITER-ähnliche Form und lenkten ihn in den Hohlleiter. Beim Durchgang der Welle durch den Hohlleiter erwärmen sich die Reflexionsstellen. Der Weg der Welle durch den Leiter kann so von außen mit einer Infrarotkamera gemessen und mit den Modellrechnungen verglichen werden.

Die Experimente liefen in Zusammenarbeit mit Kollegen aus den Niederlanden und Italien, die einen Absorber für die Mikrowellen bzw. die zugehörige Leitungsmesstechnik beisteuerten. Ergebnis: Das Testobjekt erwies sich als über Erwarten belastbar; alle berechneten Eigenschaften konnten bestätigt werden. Nach diesem erfolgreichen Funktionstest kann nun der dritte Prüfschritt eingeleitet werden: In den Niederlanden ist der Bau eines originalgetreuen Prototyps geplant - wassergekühlt und vakuumtauglich, in Original-Abmessung und -Material.

Isabella Milch | idw
Weitere Informationen:
http://www.ipp.mpg.de

Weitere Berichte zu: Hohlleiter ITER Mikrowelle Mikrowellensender Welle

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Wie Protonen durch eine Brennstoffzelle wandern
22.06.2017 | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt

nachricht Omicron Diodenlaser mit höherer Ausgangsleistung und erweiterter Garantie
20.06.2017 | Omicron - Laserage Laserprodukte GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Im Focus: Forscher entschlüsseln erstmals intaktes Virus atomgenau mit Röntgenlaser

Bahnbrechende Untersuchungsmethode beschleunigt Proteinanalyse um ein Vielfaches

Ein internationales Forscherteam hat erstmals mit einem Röntgenlaser die atomgenaue Struktur eines intakten Viruspartikels entschlüsselt. Die verwendete...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

Forschung zu Stressbewältigung wird diskutiert

21.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Individualisierte Faserkomponenten für den Weltmarkt

22.06.2017 | Physik Astronomie

Evolutionsbiologie: Wie die Zellen zu ihren Kraftwerken kamen

22.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Spinflüssigkeiten – zurück zu den Anfängen

22.06.2017 | Physik Astronomie