Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Pneumatische Blende für die Kernfusion

20.09.2012
Fusionskonferenz SOFT: Jülicher Forscher präsentieren neue Konzepte für hoch belastete Optiken im Fusionsexperiment ITER

Der Fusionsreaktor ITER soll ab 2020 demonstrieren, wie sich die Kernfusion als Energiequelle nutzen lässt. Das 100 Millionen Grad heiße Plasma in seinem Innern stellt Wissenschaftler vor gewaltige Herausforderungen. Bei direktem Kontakt droht es wichtige optische Instrumente in kurzer Zeit zu zerstören.

Wie die empfindliche Optik durch neue Blenden- und Kühlsysteme geschützt werden kann, zeigen Jülicher Experten auf der internationalen Fusionskonferenz SOFT, die vom 24. bis zum 28. September 2012 in Lüttich stattfindet. Unter anderem soll eine patentierte, über Druckleitungen gesteuerte Klappe zum Einsatz kommen, die speziell für das angestrebte Ultrahochvakuum entwickelt wurde.

ITER soll erstmalig einen Energieüberschuss von 500 Millionen Watt für eine Dauer von etwa zehn Minuten erzeugen, um Erfahrungen für den Bau nachfolgender Fusionskraftwerke zu ermöglichen. Nicht nur die Brennkammer, auch die gesamte Messtechnik muss für dieses von Wissenschaftlern auf der ganzen Welt gemeinsam verfolgte Fusionsexperiment völlig neu entwickelt werden. Zur Beurteilung der Plasmaeigenschaften und seiner Zusammensetzung sind optische Beobachtungsmethoden unerlässlich. Optische Elemente in Plasmanähe sind dabei extrem hohen Belastungen ausgesetzt. Das größtenteils aus Wasserstoff- und Heliumkernen bestehende Plasma trägt teils Material von Oberflächen ab, lagert aber auch Verunreinigungen an. Und um die Temperatur konstant zu halten, muss kontinuierlich Wärmeenergie abgeleitet werden.

„Die größte technologische Herausforderung besteht darin, geeignete Materialien und Bauformen zum Schutz und zur Kühlung der optischen Elemente zu finden, die sich auch im eingebauten Zustand reinigen lassen“, erläutert Dr. Olaf Neubauer vom Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Plasmaphysik, der die SOFT-Konferenz mit über 800 Teilnehmern in diesem Jahr zusammen mit Kollegen aus dem Forschungszentrum und seinen Partnereinrichtungen organisiert. Alle Komponenten in der Brennkammer von ITER lassen sich im Wesentlichen nur über fernbedienbare Werkzeuge oder Roboter warten. Auf der Tagung stellen die Jülicher Plasmaforscher ein neues Blendensystem für ein Spektrometer vor, das die Optik außerhalb der Messzeiten schützt, speziell während der Zündung, wenn die meisten verunreinigenden Partikel mobil sind.

„Bei der Konstruktion galt es vor allem zu beachten, dass die Blende noch höheren Belastungen ausgesetzt ist als die Optik selbst. Zudem musste ein Bewegungsmechanismus erfunden werden, der mit den extremen Plasmabedingungen und dem Ultrahochvakuum verträglich ist“, berichtet David Castaño Bardawil. Gewöhnliche Lager scheiden wegen ihres Abriebs aus, die Jülicher Lösung setzt daher auf biegsame Arme. Bewegt werden sie durch einen eigens entwickelten und patentierten Pneumatikzylinder, dem unter Druck Helium zugeführt wird – elektrische Steuerungen sind wegen starker, störender Magnetfelder in der Brennkammer ungeeignet. „Die Blende wird zusätzlich durch einen Schirm aus Molybdän geschützt, der die Wärmestrahlung reflektiert. Zusammen mit einer ausgeklügelten Kombination aus wärmeleitenden und isolierenden Materialien sorgt er für eine akzeptable Temperatur“, so der Ingenieur aus Neubauers Arbeitsgruppe.

Weitere Jülicher Forscher stellen auf der SOFT 2012 neue Konzepte vor, um die Instrumentenspiegel unter den Extrembedingungen gleichmäßig herunterzukühlen. „In der Nähe der Kühlkanäle entstehen auf der Spiegeloberfläche große Temperaturunterschiede. Mit Hilfe von Simulationsrechnungen wurde der Verlauf soweit optimiert, dass sich die Abweichungen minimieren“, erklärt Andreas Krimmer, ebenfalls beschäftigt im Bereich Fusionstechnologie. Der temperaturbedingte, hohe Druck des Kühlmediums verursacht weitere Verformungen. Derzeit testen die Forscher verschiedene elastische Materialien, um die Deformationen auszugleichen – und sorgen so mit dafür, dass 2020 in Cadarache das erste Fusionsplasma brennen wird.

Weitere Informationen:

Symposium on Fusion Technology (SOFT): http://www.soft2012.eu/

Forschung am Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Plasmaphysik: http://www.fz-juelich.de/iek/iek-4/DE/Home/home_node.html

Jülicher Forschung zu ITER: http://www.fz-juelich.de/iek/iek-4/DE/Forschung/05_ITER/_node.html

Pressemitteilung „’Mirror-Station’: Jülich entwickelt optische Komponenten für ITER“ vom 2. April 2012: http://www.fz-juelich.de/SharedDocs/Meldungen/IEK/IEK-4/DE/meldung_2012-04-02_mirror-station.html - mit diesem weltweit an unterschiedlichen Einsatzorten eingesetzten Testsystem ermitteln Plasmaforscher die Belastung optischer Komponenten in der Brennkammer.


Ansprechpartner:
Dr. Olaf Neubauer, Institut für Energie- und Klimaforschung, Bereich Plasmaphysik
Tel. 02461 61-4659
o.neubauer@fz-juelich.de

Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Tel. 02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de/fusion

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Veranstaltungsnachrichten:

nachricht Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel
02.12.2016 | Münchner Kreis

nachricht Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen
01.12.2016 | Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie