Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bauteile im Hitzetest

01.02.2005


Europas modernste Testanlage für hitzebeständige Großkomponenten von Fusionsanlagen wird gegenwärtig im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching bei München in Betrieb genommen. Die Besonderheit von GLADIS (Garching Large Divertor Sample Test Facility): In dem Wärmeteststand können nicht nur kleine Proben, sondern große Bauteile mit eigener Wasserkühlung untersucht werden. Die Energie für die Wärmetests liefern zwei starke Teilchenstrahlen: Schnelle Wasserstoff-Ionen laden pro Quadratmeter Leistungen bis 90 Megawatt in bis zu 30 Sekunden langen Pulsen auf den Teststücken ab. Die Reaktion der Bauteile auf die hohe Belastung wird von zahlreichen Messgeräten protokolliert. Erste Aufgabe von GLADIS wird es sein, Komponenten für das im IPP-Teilinstitut Greifswald entstehende Fusionsexperiment Wendelstein 7-X zu prüfen. Anschließend kann die Anlage zur Vorbereitung des internationalen Testreaktors ITER genutzt werden.


Der Wärmeteststand GLADIS (Garching Large Divertor Sample Test Facility) im Bereich Materialforschung des Max-Planck-Instituts


Erster Funktionstest: Die Thermographieaufnahme zeigt eine Kupferplatte bei Belastung mit 200 Kilowatt Strahlleistung: Nach zwei Sekunden tropft geschmolzenes Kupfer von der Platte.



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, auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Von dem Magnetfeld berührungsfrei eingeschlossen, kommt der Brennstoff nur abgekühlt und an wenigen, speziell ausgerüsteten Stellen in Kontakt mit der Gefäßwand. In Fusionsanlagen der nächsten Generation - wie Wendelstein 7-X und ITER - ist die thermische Belastung dieser Wandbereiche dennoch beträchtlich: Bis zu 10 Megawatt pro Quadratmeter, kurzzeitig wesentlich mehr, sind zu erwarten. Die Entwicklung der wassergekühlten Spezialverkleidungen für diese Wandbereiche - der so genannte Divertor - soll durch Tests im Garchinger Wärmeteststand GLADIS unterstützt werden.

... mehr zu:
»7-X »Bauteil »GLADIS »Megawatt »Wendelstein


"Wir hatten das Glück", erklärt Projektleiter Henri Greuner, "zum Bau von GLADIS auf vorhandene leistungsfähige Bauteile zurückgreifen und so Kosten sparen zu können". Zum Beispiel wurde das Herzstück des Teststands - die Strahlquellen - aus einer Heizanlage für das Plasma der vor drei Jahren stillgelegten Fusionsanlage Wendelstein 7-AS ausgebaut. Auch die Stromversorgung wurde von dort übernommen; die wassergekühlten Beschleunigungsgitter stammen sogar vom 1990 abgeschalteten ASDEX. "Die Investitionen von rund 350.000 Euro beschränken sich deshalb im wesentlichen auf das Gefäß sowie die Vakuum-, Diagnostik- und Kühleinrichtungen."

Zwei leistungsstarke Ionenquellen sind das Kernstück von GLADIS: Aus neutralem Wasserstoffgas erzeugen sie positiv geladene Wasserstoff-Ionen und beschleunigen sie mit gitterförmigen Elektroden auf hohe Geschwindigkeiten. Drei Meter hinter den Beschleunigungsgittern prallen die beiden armdicken Teilchenstrahlen auf das zu untersuchende Teststück und laden in bis zu 30 Sekunden langen Pulsen Wärmeleistungen von maximal 90 Megawatt pro Quadratmeter ab. Eine Vakuumkammer umschließt die Anordnung. Im vorderen Bereich des teilbaren Stahlgefäßes ist die technische Ausrüstung - Ionenquellen, Vakuumpumpen, Wasserkühlung, Infrarot- und Videokamera - untergebracht, hinten liegt die Probenkammer. Über zahlreiche Fenster sind Messgeräte angeschlossen, die bis zu 40 Mess-Signale aufnehmen, darunter Temperaturprofile der Probe sowie Geschwindigkeit und Temperatur des Kühlwassers. Die mögliche Schädigung eines Bauteils lässt sich so bereits während des Entstehens beobachten und - ergänzt durch metallographische oder elektronenmikroskopische Untersuchungen im Labor - Strukturfestigkeit, Materialermüdung und thermohydraulisches Verhalten exakt bestimmen. Henri Greuner: "Die Möglichkeit, aktiv gekühlte Bauteile bis zu zwei Metern Länge bei hoher zyklischer Belastung zu untersuchen, macht den IPP-Teststand europaweit zu dem zur Zeit modernsten seiner Art."

Hauptaufgabe in den nächsten Jahren sind Wärmebelastungstests für das Fusionsexperiment Wendelstein 7-X, das zur Zeit im IPP-Teilinstitut Greifswald aufgebaut wird: Die Serienprüfung der Schutzelemente für das Plasmagefäß - einzelne Kacheln und komplette, wassergekühlte Divertormodule - unter den späteren Betriebsbedingungen soll die gesamte Herstellung begleiten. Neben der Qualitätssicherung können so die Anforderungen an die Kühlung genau festgelegt werden. Für die Tests wird ein Ionenstrahl mit Wärmeleistungen von 5 bis 12 Megawatt pro Quadratmeter ausreichen. Für die größeren ITER-Bauteile, die durch fernsteuerbare Manipulatoren im Strahlgang verschoben werden können, werden später beide Strahlen genutzt.

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

Weitere Berichte zu: 7-X Bauteil GLADIS Megawatt Wendelstein

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Neue Sensortechnik für E-Auto-Batterien
08.12.2016 | Ruhr-Universität Bochum

nachricht Siliziumsolarzelle des ISFH erzielt 25% Wirkungsgrad mit passivierenden POLO Kontakten
08.12.2016 | Institut für Solarenergieforschung 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: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie