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Massives Wolfram in der Brennkammer

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Jülicher Wissenschaftler und Ingenieure haben für das weltweit führende EU-Kernfusionsexperiment JET wesentliche Komponenten der Brennkammer-Innenwand neu konzipiert und gebaut. Mit der aus massivem Wolfram bestehenden "ITER-like Wall" trägt das Forschungszentrum zum Erfolg des internationalen Fusionsreaktors ITER bei.

Aus Jülich kommt dazu Know-how aus einem sehr wichtigen Teilbereich: In der Brennkammer entsteht ein hundert Millionen Grad heißes Plasma; erforscht werden die Materialien, die diese ungeheuere Belastung aushalten können. Die Wissenschaftler erforschen auch, wie das Plasma, das mit den Oberflächen in der Brennkammer heftig reagiert, gestaltet und beeinflusst werden kann. Jülich hat dabei umfangreiche wissenschaftliche Erkenntnisse erlangt sowie einzigartige Verfahren und technologische Komponenten für Fusionsexperimente entwickelt.

Zum Beispiel für JET: Das europäische Fusionsexperiment mit Standort im englischen Culham ging im September 2011 nach einer längeren Umbauphase wieder in Betrieb. Auch die Brennkammerwand wurde neu gestaltet und ausgekleidet; die Anregung dazu gaben Jülicher Fusionswissenschaftler. Die acht Millionen Euro teure neue Oberfläche besteht aus massivem Wolfram - einem Metall, das erst bei 3422 Grad Celsius schmilzt. Es wurde in einer lamellenähnlichen Struktur aus über 9000 Einzelteilen und mit einem Gesamtgewicht von vier Tonnen genau dort platziert, wo die Wärmebelastung am größten ist: im sogenannten "Divertor" am unteren Rand der Brennkammer. Mit diesem Jülicher Design wird der Weg bereitet für die Brennkammer von ITER und schließlich für ein energieerzeugendes Fusionsplasma. Es spricht nach den Plänen der internationalen Forschung vieles dafür, die Innenwand von Fusionsreaktoren vollständig mit massivem Wolfram auszukleiden, um die Speicherung der teils radioaktiven Brennstoffgase Deuterium und Tritium im Wandmaterial zu minimieren.

Weitere zwei Millionen Euro wurde in die Entwicklung von Komponenten zur Diagnostik der "ITER-like Wall" investiert. Zum einen entwickelten Jülicher Forscher ein aufwendiges optisches System zum Sammeln, Transportieren und Analysieren von Licht, das durch die Wechselwirkung der heißen Fusionsmaterie mit den Wolframoberflächen entsteht. Zum anderen bauten sie eine Anlage zum schnellen Einblasen von Gas, das Instabilitäten des Fusionsplasmas bereits im Vorfeld verhindern kann und damit die Wolframwand wirksam schützt.

Vor dem Hintergrund der erwarteten Verdreifachung des Weltenergiebedarfs allein bis zum Jahr 2050 ist die Kernfusion eine kohlendioxidfreie und nachhaltige Option für die zweite Hälfte dieses Jahrhunderts. Nach vielen Jahrzehnten der erfolgreichen plasmaphysikalischen Grundlagenforschung ist mittlerweile der Weg zum Fusionskraftwerk klar aufgezeigt: In internationaler Zusammenarbeit und maßgeblicher Beteiligung der Europäischen Union läuft in Cadarache/Südfrankreich der Bau von ITER - einer Fusionsanlage, die nach dem Jahr 2020 erstmals 500 Millionen Watt erzeugen wird.

Pressekontakt:
Dr. Ralph P. Schorn
Tel. 02461-61-5306
Fax 02461-61-8132
r.p.schorn@fz-juelich.de

Zeitschrift "Fusion in Europe"
Das "European Fusion Development Agreement" (EFDA), die Vereinigung der europäischen Fusionsforschungsinstitute, gibt mehrmals im Jahr die Zeitschrift "Fusion in Europe" in englischer Sprache heraus. Sie informiert über die aktuellen Entwicklungen in der EU-Fusionsforschungslandschaft. Die Zeitschrift gibt es als PDF-Dokument per E-Mail und auch in gedruckter Form. Interessenten wenden sich ebenfalls an Dr. Ralph P. Schorn.

Das Forschungszentrum Jülich...
... betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung, stellt sich drängenden Fragen der Gegenwart und entwickelt gleichzeitig Schlüsseltechnologien für morgen. Hierbei konzentriert sich die Forschung auf die Bereiche Gesundheit, Energie und Umwelt sowie Informationstechnologie. Einzigartige Expertise und Infrastruktur in der Physik, den Materialwissenschaften, der Nanotechnologie und im Supercomputing prägen die Zusammenarbeit der Forscherinnen und Forscher. Mit rund 4 700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, zu den großen Forschungszentren Europas.

Dr. Ralph P. Schorn | Quelle: Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen: www.fz-juelich.de/fusion

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