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 Graduiertenschule HyPerCells entwickelt hocheffiziente Perowskit- Dünnschichtsolarzelle
17.08.2017 | Universität Potsdam

nachricht Lasersensoren LAH-G1 – Optische Abstandssensoren mit Messwertanzeige
15.08.2017 | WayCon Positionsmesstechnik 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: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie