SKM 2021 – wissenschaftliches Programm

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AKE: Arbeitskreis Energie

AKE 4: Herausforderungen bei nuklearen Energietechnologien

AKE 4.3: Hauptvortrag

Dienstag, 28. September 2021, 14:30–15:00, H8

Hochbelastbare Materialien für die Kernfusion: Entwicklungen und Perspektiven — •Christian Linsmeier — Forschungszentrum Jülich, Institut für Energie- und Klimaforschung - Plasmaphysik, 52425 Jülich

Wolfram ist derzeit das bevorzugte Wandmaterial für zukünftige Fusionsreaktoren. Es verbindet eine geringe Tritiumrückhaltung für sicheren Betrieb mit sehr geringen Erosionsraten und einem hohen Schmelzpunkt für eine lange Lebensdauer der Wandkomponenten. Darüber hinaus erlaubt die hohe Wärmeleitfähigkeit eine gute Energieabfuhr und das relativ schnelle Abklingen der neutroneninduzierten Radioaktivität ein Recycling nach Stilllegung des Reaktors ohne geologische Lagerung. Sprödigkeit und die hohe Oxidationsrate bei hohen Temperaturen sind jedoch große Herausforderungen an die Fertigung und mechanische Belastbarkeit der Komponenten sowie den sicheren Umgang im Falle eines Kühlmittelverlusts.

Wir beschreiben in diesem Beitrag neue Konzepte zur Weiterentwicklung von Wolfram auf der Basis von faserverstärkten Verbundwerkstoffen und Legierungen, die den Einsatzbereich des Wandmaterials deutlich erweitern. Für die zügige Entwicklung dieser Konzepte zu fertigen Komponenten ist die Qualifizierung dieser neuen Materialkonzepte unter fusionsrelevanten Lastbedingungen notwendig. Bestehende und derzeit im Forschungszentrum Jülich neu gebaute Testanlagen werden vorgestellt, die auch den Einfluss von Neutronenschäden untersuchen lassen.