Pilotprojekt

DioHELIOS

Diodenlaser-Pumpquellen für Hochenergielaser in Fusionskraftwerken

Motivation

Für die Realisierung eines Fusionskraftwerks auf Basis von Festkörperlasern ist die Verwendung maßgeschneiderter, hocheffizienter und kostengünstiger Diodenlaser-Pumpmodule unverzichtbar. Derzeit erreichen kommerziell erhältliche Pumpquellen weder im Hinblick auf die Performance noch in Bezug auf die Gesamtkosten die geforderten Parameter. Weiterhin würde auch der Bedarf an Hochleistungs-Diodenlaser-Barren für ein einzelnes Kraftwerk (ca. 100 Mio. Barren, Marktwert etwa 25 Mrd. €) die derzeitige weltweite Jahresproduktion übersteigen. Gegenüber dem Stand der Technik sind deshalb mehrere Technologiesprünge erforderlich.

Ziele und Vorgehen

Im Rahmen des Projekts DIOHELIOS werden verschiedene Fragestellungen entlang der Wertschöpfungskette eines Diodenlaser-Pumpmoduls betrachtet. Dies beinhaltet die Entwicklung maßgeschneiderter Diodenlaser-Barren, die Stapelung der Barren in einem kompakten Design mit hohem Füllfaktor, die Strahlformung mit optimierten Optikkomponenten, die Versorgung mit hochdynamischen Stromtreibern sowie eine speziell angepasste Kühltechnik. Schließlich wird ein skalierbares Konzept für Hochenergie-Pumpquellen präsentiert und dieses anhand von Labor-Demonstratoren mit >80 kW bzw. bis zu >1 MW Spitzenleistung an einem im Projekt entwickelten Messstand validiert. 4 / 27

Innovation und Perspektiven

In DIOHELIOS werden besonders innovative Ansätze wie wellenlängenstabilisierte Multi-Junction-Laserbarren, ein Montage-Konzept mit effizienter Wärmeabfuhr sowie die Automatisierung von Prozessen mithilfe KI-gestützter Verfahren verfolgt. Diese Innovationen tragen langfristig entscheidend zur Realisierung von Fusionskraftwerken mit einer Wertschöpfung in Deutschland bei, dienen aber auch der Stärkung der deutschen Laserindustrie über diesen Markt hinaus.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.10.2024 - 30.09.2027
Projektvolumen: 26 Mio. Euro (zu 66,3 % durch das BMBF gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Dr. Dirk Sutter
TRUMPF Laser AG
Aichhalder Str. 39
78713 Schramberg

✉ dirk.sutter@trumpf.com

PROJEKTPARTNER

TRUMPF Laser SE
Schramberg

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Aachen

Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich

ams-OSRAM International GmbH
Premstätten

Laserline Gesellschaft für Entwicklung und Vertrieb von Diodenlasern mbH
Mülheim-Kärlich

JENOPTIK Optical Systems GmbH
Jena

Ferdinand-Braun-Institut gGmbH
Berlin