Jena 2013 – wissenschaftliches Programm

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P: Fachverband Plasmaphysik

P 16: Poster: Plasma- Wand- Wechselwirkung

P 16.4: Poster

Donnerstag, 28. Februar 2013, 14:00–16:00, Poster EG

Untersuchung von flüssigen Metallen als Wandmaterial für Fusionsanlagen im linearen Plasmagenerator PSI-2 — •Tobias Wegener, Jan Willem Coenen, Volker Philipps und Bernhard Unterberg — Institut für Energie- und Klimaforschung - Plasmaphysik, Forschungszentrum Jülich GmbH, Association EURATOM-FZJ, Partner im Trilateralen Euregio Cluster, Jülich, Deutschland

Erosion begrenzt die Lebensdauer von hoch belasteten Wandkomponenten in Fusionsanlagen. Flüssige Metalle bilden eine interessante Alternative, da erodiertes Material nachfließen und die Wärmeabfuhr durch Konvektion verbessert werden kann. In flüssigen Metallen entstehen im Magnetfeld durch induzierte Ströme große Kräfte, die durch Kapillarkräfte in Metallgittern ausgeglichen werden können. Gegenstand dieses Beitrages sind Untersuchungen zu verschiedenen Materialkombinationen aus flüssigen Metallen (Sn, Ga, Al) und Metallgittern (Mo, W, Edelstahl) im Hinblick auf chemische Kompatibilität, Benetzbarkeit, Erosion und Wärmeleitung bei verschiedenen Temperaturen und unter Plasmaeinfluss. In einem Ofen, unter Vakuum, reagieren ab 900 ^∘C Al und Ga heftig mit Edelstahl. Die Oxidschicht auf Mo/W/Edelstahl verhindert die Benetzung durch das flüssige Sn. Das zeigt sich daran, dass Mo ab 800 ^∘C aufwärts benetzt wird, korreliert mit der Schmelztemperatur der Oxidschicht. Um die Oxidschicht auf W zu reduzieren wird mit H2 Atmosphäre gearbeitet, zudem ist Plasmareinigung geplant. Es werden ein beheizbares Trägerdesign für den linearen Plasmagenerator PSI-2 und erste Ergebnisse zur Erosion der Flüssigmetalle und der Wärmeabfuhr bei Plasmaexposition vorgestellt.