Materialforschung

Aufgabe der Materialforschung ist die Herstellung und Weiterentwicklung neuer Materialien für die speziellen Bedingungen in Fusionsanlagen.

Eine der zahlreichen Prallplatten für den Divertor von Wendelstein 7-X. Die hoch belastbaren, wassergekühlten Wandelemente können Wärmeleistungen von 10 Megawatt pro Quadratmeter abführen. Die dem Plasma zugewandte Oberfläche ist durch kohlefaserverstärkten Kohlenstoff geschützt.

© IPP

Eine der zahlreichen Prallplatten für den Divertor von Wendelstein 7-X. Die hoch belastbaren, wassergekühlten Wandelemente können Wärmeleistungen von 10 Megawatt pro Quadratmeter abführen. Die dem Plasma zugewandte Oberfläche ist durch kohlefaserverstärkten Kohlenstoff geschützt.

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Für besonders beanspruchte Stellen des Plasmagefäßes wie Divertor und Erste Wand werden Materialien und Beschichtungen entwickelt, die hitzebeständig, wärmeleitfähig und widerstandsfähig sind gegen physikalische und chemische Erosion.

Für das Materialverhalten im späteren Kraftwerk am wichtigsten ist die Belastung durch die hochenergetische Fusionsneutronen. Sie durchdringen die Erste Wand und das Blanket und geben dort ihre Energie ab. Dabei aktivieren sie die Materialien und rufen zudem Störungen hervor wie Schwellen, Kriechen, Verfestigung und Versprödung.

Ziel der Entwicklungsarbeiten – in Deutschland vor allem im Karlsruher Institut für Technologie (KIT) – sind widerstandsfähige und zugleich niedrig-aktivierbare Werkstoffe. Ihre Zusammensetzung soll zu einer möglichst geringen und rasch abklingenden Aktivierung führen und damit eine einfache Wiederverwendung oder Entsorgung möglich machen.