Pilotprojekt

PriFUSIO

Optische Materialien und Komponenten als Basis für effiziente Hochenergielaser für die Trägheitsfusion

Lasergetriebene Fusion ist einer der möglichen technologischen Ansätze, um die wirtschaftliche Nutzung der Fusion zu ermöglichen. Durch die Demonstration der positiven Energiebilanz eines durch Laser gezündeten Fusionstargets an der National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien wurde der grundsätzliche Validität dieses Ansatzes gezeigt. Die technischen Herausforderungen, um solch eine Einzelzündung in eine kontinuierliche Energieerzeugung in einem Kraftwerk zu überführen, sind allerdings immens und erfordern Forschung an allen Komponenten und möglichen Kraftwerkskonzepten. Es werden Laser mit bis zu 100 kJ Pulsenergie mit einer Repetitionsrate von 10 bis 20 Hz benötigt, eine Lasereffizienz von mindestens 10% (Wall-Plug), eine Lebensdauer von 1-10 Giga-Shot (10 Gigashot bedeuten bei 10 Hz etwa drei Jahre Dauerbetrieb) und eine Wartung im Betrieb. Das alles zu wirtschaftlichen Kosten. Diese Anforderungen lassen sich einerseits auf die notwendigen Spezifikationen aller optischen Kernelemente eines bestimmten Laserdesigns übertragen und andererseits bestimmen die Eigenschaften der verfügbaren optischen Komponenten das Design der Lasersysteme.

Ziele und Innovationen

Im vorliegen Pilotprojekt sollen grundlegende Arbeiten zu Lasersystemen, den optischen Komponenten und ihren Schädigungs- und Zerstörschwellen (LIDT), in einem breit angelegten Konsortium über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg angegangen werden. Dazu gehören Spiegel, Linsen und Gitter:

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Untersuchung neuer optischer Materialien

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Neuartige Herstellungsverfahren für Optiken

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Neue Klassen optischer Beschichtungen

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In-situ Charakterisierung

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Techniken zur Schädigungsreduktion

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Erarbeitung eines holistischen Gesamtkonzepts zu laserinduzierten Schädigungsmechanismen

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.02.2024 - 31.01.2027
Projektvolumen: 15,5 Mio. € (Förderquote 85 %)

PROJEKTKOORDINATION

Hans-Dieter Hoffmann
Fraunhofer-Institut für Lasertechnik
Steinbachstraße 15
52074 Aachen

✉ hansdieter.hoffmann@ilt.fraunhofer.de

PROJEKTPARTNER

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
Aachen

Focused Energy GmbH
Darmstadt

Marvel Fusion GmbH
München

TRUMPF Laser AG
Schramberg

LAYERTEC GmbH
Mellingen

Heraeus Quarzglas GmbH & Co. KG
Hanau

SCHOTT AG
Mainz

Laser Zentrum Hannover e.V.
Hannover

LO Laseroptik GmbH
Garbsen

Fraunhofer-Institut für Angewandte Optik und Feinmechanik (IOF)
Jena