Basistechnologien für die Fusion – auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk
ISEGRIM
Identifizieren von Schäden verursacht durch Erosion im Generator und Regeneration des Materials mittels LMD-w
Motivation
Für den wirtschaftlichen Erfolg zukünftiger Fusionsreaktoren spielt die Lebensdauer der Plasma-Wand-Komponenten (kurz: PFCs für plasma-facing-components) eine wesentliche Rolle. Die Lebensdauer wird jedoch aufgrund der Schädigung durch Erosion und hohe thermische Belastungen stark eingeschränkt. Der bei einem Versagen nötige Austausch der Wandkomponenten ist äußerst zeit- und kostenintensiv.
Ziele und Vorgehen
Daher wäre die Möglichkeit der Regeneration erodierten Wandmaterials wirtschaftlich sehr attraktiv. Insbesondere in der Reaktorumgebung eignet sich das drahtbasierte Laserauftragschweißen (LMD-w) als additive Fertigungsmethode, da hierbei keine Kontamination bzw. Verteilung von Material auftritt. Die Verarbeitung von Wolfram mittels Laser findet in einem kleinen Prozessfenster mit hohen Temperaturgradienten statt, weshalb die Erforschung des Prozesses und die damit verbundene Anlagentechnik die zentrale Aufgabe des Vorhabens darstellt.
Um einen Einsatz des Regenerationsverfahrens über Fernwartung direkt im Reaktor zu ermöglichen, wird neben einer LMD-w-Beschichtungseinheit auch Sensorik zur präzisen Positionierung, Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle entwickelt.
Durch gezielte Vorschädigungen auf Wolframsubstraten sollen realitätsnahe Ober-flächen simuliert und im Anschluss repariert werden. Im iterativen Verfahren werden die „regenerierten“ PFC fusionsrelevanten Wärmelasten ausgesetzt, um die Einsatz-fähigkeit der Beschichtung zu demonstrieren.
Um einen Einsatz des Regenerationsverfahrens über Fernwartung direkt im Reaktor zu ermöglichen, wird neben einer LMD-w-Beschichtungseinheit auch Sensorik zur präzisen Positionierung, Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle entwickelt.
Durch gezielte Vorschädigungen auf Wolframsubstraten sollen realitätsnahe Ober-flächen simuliert und im Anschluss repariert werden. Im iterativen Verfahren werden die „regenerierten“ PFC fusionsrelevanten Wärmelasten ausgesetzt, um die Einsatz-fähigkeit der Beschichtung zu demonstrieren.
Innovation und Perspektiven
Im Rahmen des Projekts wird LMD-w von Wolfram als reproduzierbarer Regenerationsprozess für PFCs erforscht. Dafür wird neben dem Prozess eine Bearbeitungseinheit entwickelt, die eine präzise und sichere Fernwartung ermöglicht.
PROJEKTDETAILS
Projektlaufzeit: 01.12.2024 – 30.11.2027
Projektvolumen: 5,4 Mio. Euro (zu 85,6 % durch das BMBF gefördert)
Projektvolumen: 5,4 Mio. Euro (zu 85,6 % durch das BMBF gefördert)
PROJEKTKOORDINATION
Dr.-Ing. Jan Bremer
BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH
Carlo-Schmid-Allee 3
44263 Dortmund
✉ j.bremer@bct-online.de
BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH
Carlo-Schmid-Allee 3
44263 Dortmund
✉ j.bremer@bct-online.de
PROJEKTPARTNER
BCT Steuerungs- und DV-Systeme GmbH
Dortmund
ALOtec Dresden GmbH
Kesselsdorf
LaVa-X GmbH
Herzogenrath
Precitec GmbH & Co. KG
Gaggenau
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)
Aachen
Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich
Dortmund
ALOtec Dresden GmbH
Kesselsdorf
LaVa-X GmbH
Herzogenrath
Precitec GmbH & Co. KG
Gaggenau
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie (IPT)
Aachen
Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich