Weiterentwickelte Wolfram-Materialien

Wegen seiner günstigen Eigenschaften wird heute bevorzugt das Metall Wolfram als Material für die Wände des Plasmagefäßes in künftigen Fusionskraftwerken eingeplant. Da reines massives Wolfram jedoch auch einige Nachteile besitzt, gibt es einige Ansätze, verbesserte Legierungen auf Wolframbasis oder Verbundmaterialien zu entwickeln.

Polierte und angeätzte Oberfläche einer Probe der Wolfram-Schwermetall-Legierung HPM 1850. Man erkennt einzelne Wolframkörner, die je nach ihrer Orientierung leicht unterschiedlich angeätzt sind. Die hellgrauen Bereiche zwischen den Körnern sind die Nickel-Eisen-Matrix. Die Größenskala oben rechts zeigt 100 µm, also 0,1 Millimeter.

Foto: IPP, Katja Hunger

Polierte und angeätzte Oberfläche einer Probe der Wolfram-Schwermetall-Legierung HPM 1850. Man erkennt einzelne Wolframkörner, die je nach ihrer Orientierung leicht unterschiedlich angeätzt sind. Die hellgrauen Bereiche zwischen den Körnern sind die Nickel-Eisen-Matrix. Die Größenskala oben rechts zeigt 100 µm, also 0,1 Millimeter.

Foto: IPP, Katja Hunger

Einer der Nachteile: Wolfram ist spröde und deshalb schwer zu bearbeiten. Um dieses Problem zu beseitigen, gibt es im IPP zwei Entwicklungslinien.

Zum einen sind dies Forschungen zu Wolframfaserverstärktem Wolfram, die in Zusammenarbeit mit dem Forschungszentrum Jülich laufen. Die Fasern erhöhen die Zähigkeit des Materials. Zum anderen testet das IPP die Eigenschaften von Wolfram-Schwermetall-Legierungen. Dabei handelt es sich um ein kommerziell erhältliches, gesintertes Material aus Wolframpulver in einer Nickel-Eisen-Legierungsmatrix. Sie macht nur fünf Gewichtsprozent aus; das Material besteht also hauptsächlich aus Wolfram.

Ein weiterer Nachteil von Wolfram ist, dass sein Oxid bei Temperaturen über 1000 Grad Celsius verdampfen kann. Um das zu verhindern, entwickelt das spanische Forschungszentrum CEIT oxidationsresistente Legierungen, die im IPP getestet und untersucht werden.