DIFFER, das niederländische Institut für Grundlagenforschung im Energiebereich, ist ein Forschungsinstitut mit Spezialisierung auf Fusionsenergie und Solarkraftstoffe. Die Forschung von DIFFER ist für den Kernfusionsreaktor ITER von großem Wert. Diese Technologie soll künftig einen Beitrag zu unserer Energieversorgung leisten. Herr Melissen ist bei DIFFER als Ionenstrahltechniker / Operator für den Teilchenbeschleuniger verantwortlich. Wir sprachen mit Herrn Melissen über ITER, die Rolle von DIFFER in diesem Projekt und die Zusammenarbeit mit CN Rood. Durch den Einsatz von Delta-Netzgeräten (geliefert von CN Rood) können nun neue Messungen durchgeführt werden, die zuvor nicht möglich waren.
Der folgende Artikel, verfasst von unserem Distributor CN Rood, wurde aus der Originalsprache Englisch übersetzt und zeigt, wie Netzgeräte von Delta Elektronika beim niederländischen Institut für Grundlagenforschung im Energiebereich (DIFFER) eingesetzt werden. Er berichtet über spannende und wegweisende Tests an der Wolframwand des Einschlussgefäßes des Kernfusionsreaktors ITER, einem der ehrgeizigsten Energieprojekte der Welt.
Partikelmessungen durch Delta-Netzgeräte ermöglicht
Kernfusionsreaktor ITER
In Cadarache (Südfrankreich) wird derzeit mit ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) eine fortschrittliche Pilotversion eines Kernfusionsreaktors gebaut. Ziel ist es, den ersten Kernfusionsreaktor zu realisieren, der mehr Energie erzeugt, als zur Erwärmung und Regelung des Fusionsplasmas benötigt wird. Der Vorteil der Energieerzeugung durch Kernfusion besteht darin, dass eine solche Anlage kein CO2 ausstößt, weithin verfügbare Rohstoffe nutzt und der Fusionsprozess sicher ist sowie keine radioaktiven Produkte erzeugt. Im Fusionsreaktor werden Deuterium und Tritium auf extrem hohe Temperaturen erhitzt (rund 150 Millionen Grad Celsius). Um zu verhindern, dass das heiße Plasma auf die vergleichsweise kalte Wand des Kernfusionsreaktors trifft und dadurch seine Wärme verliert, wird magnetischer Einschluss verwendet. Darüber hinaus muss auch sichergestellt werden, dass die Anlage, in der dieses heiße Plasma erzeugt wird, diesen hohen Temperaturen standhalten kann.
Wolframwand
Die Teilchen, die trotz des magnetischen Einschlusses entweichen, setzen der Wand stark zu. Diese Teilchen bombardieren die Wand mit bis zu 1024 Teilcheneinschlägen pro Quadratmeter und Sekunde. Bei der Wahl des Wandmaterials wurde daher das Material mit der geringsten Empfindlichkeit gegenüber dieser Belastung berücksichtigt. Die Wand musste zudem einer Wärmebelastung von mehr als 10 MW pro Quadratmeter standhalten. Dies lässt sich mit Bedingungen in einer Schweißflamme oder auf der Oberfläche der Sonne vergleichen. Für das ITER-Projekt wurde Wolfram ausgewählt, da dieses Material einen sehr hohen Schmelzpunkt (3500 Grad Celsius), eine gute Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Massenzahl aufweist. Letztere sorgt dafür, dass die bei der Kernfusion entstehenden relativ leichten Teilchen Wolframatome nicht leicht aus dem Gitter herauslösen.
DIFFER untersucht Wolframwand
Bei DIFFER wird ein Upgraded Pilot-PSI (UPP)-Teilchenbeschleuniger eingesetzt, um das Wolfram zu testen. Herr Melissen: „Der Upgraded Pilot-PSI (UPP) ist eine neue Testeinrichtung bei DIFFER, mit der hochflussiges magnetisiertes lineares Plasma erzeugt werden kann und die es ermöglicht, ITER-Bedingungen zu simulieren. Dieser neue Aufbau erlaubt es uns außerdem, alles in Echtzeit zu überwachen. Früher wurden die Testdaten gespeichert, später ausgelesen und anschließend analysiert. Was wir messen wollen, ist, ob sich die Oberfläche der Wolfram-Testkomponente verschlechtert hat. Denn genau das möchten wir vermeiden: dass sich die Eigenschaften der Wolframwand verändern und der ITER-Reaktor in Zukunft abgeschaltet werden muss.“
Delta-Netzgeräte entscheidend für die Messungen
Das Plasma im linearen Plasmagenerator wird durch einen kaskadierten DC-Lichtbogen erzeugt und durch 3 Sätze Kupferspulen magnetisiert. Herr Melissen: „Wir verwendeten insgesamt drei Netzgeräte mit 400 A. Das Problem bei diesen Netzgeräten war jedoch eine Restwelligkeit von 4 A bei 40 KHz. Diese Restwelligkeit störte die Messungen und machte die Ergebnisse unbrauchbar. Die Tests waren bereits geplant, aber wir kamen zu dem Schluss, dass sie mit diesen Netzgeräten nicht durchgeführt werden konnten. Daraufhin nahmen wir Kontakt mit CN Rood auf. CN Rood hatte Delta-Netzgeräte (SM70-CP-450) auf Lager, und wir mieteten sie für den Test. Dies wurde innerhalb weniger Tage organisiert, sodass die Tests wie geplant fortgesetzt werden konnten. Die Ergebnisse waren so gut (eine Restwelligkeit von 0,1 A bei 300 KHz), und die Störung, die 40-mal geringer war, konnte vollständig herausgefiltert werden. Dadurch sind wir jetzt in der Lage, Messungen durchzuführen, die zuvor nicht möglich waren. Uns gefielen die Delta-Netzgeräte so gut, dass wir sie direkt gekauft haben. Wir sind mit den Netzgeräten und dem schnellen Service von CN Rood sehr zufrieden!“
Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an CN Rood oder DIFFER.