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 Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?
15.06.2018 | Akademie der Wissenschaften in Hamburg

nachricht Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching
13.06.2018 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Veranstaltungsnachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics