Basistechnologien für die Fusion – auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk

a-SMART-FIT

Industrialisierung von Intelligenten Legierungen und Wolfram-Faser verstärkten Wolfram-Kompositen für Fusionskraftwerke

Motivation

In Fusionskraftwerken wird reines Wolfram aufgrund seiner hohen Zerstäubungsbeständigkeit, guten Wärmeleitfähigkeit und geringen Aktivierung durch Fusionsneutronen als Basismaterial für plasma-zugewandte Komponenten bevorzugt. Allerdings weist reines Wolfram Einschränkungen auf, wie die geringe Oxidationsbeständigkeit bei Lufteinbruch und mechanische Schwächen unter Langzeit-Fusionsbedingungen. Diese Herausforderungen motivieren die Entwicklung neuer Materialkonzepte.

Ziele und Vorgehen

Das Projekt verfolgt drei wesentliche Ziele, um die Fertigungsprozesse für zwei innovative Materialien – selbstpassivierende Wolframlegierungen (SMART-Materialien) und Wolframfaser-verstärktes Wolfram (Wf/W-Komposite) – zur industriellen Reife zu bringen. Ziel I ist die Industrialisierung der Produktionsprozesse dieser Materialien. Ziel II fokussiert sich auf die Entwicklung eines Kühlungskonzepts für die Erste-Wand- und Divertor-Komponenten. Ziel III betrifft das Testen der Materialien unter realistischen Fusionsbedingungen, um den Entwicklungsgrad TRL 6 zu erreichen. Zudem umfasst Ziel III die KI-basierte Modellierung/Simulation der Prozesse und Materialien, um eine effiziente Prozessoptimierung durchzuführen.

Innovation und Perspektiven

SMART-Materialien bilden bei Lufteinbruch eine schützende Chromoxidschicht, die die Freisetzung von radioaktivem Wolframoxid verhindert, während Wf/W-Komposite durch ein pseudo-duktiles Bruchverhalten die Sprödigkeit von Wolfram überwinden und dessen Schadensresistenz erhöhen. Diese Innovationen tragen wesentlich zur passiven Sicherheit und Langlebigkeit von Fusionskraftwerken bei. Darüber hinaus eröffnet das Projekt neue Geschäftsfelder für die deutsche Industrie, da das generierte Know-how auch auf andere Hochtemperaturlegierungen und Anwendungen wie Solarthermie übertragbar ist.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.01.2025 - 31.12.2027
Projektvolumen: 7,1 Mio. Euro (zu 92,3% durch das BMBF gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Ute Wilkinson
Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH
Dieselstr. 8
70736 Fellbach

✉ ute.wilkinson@dr-fritsch.de

PROJEKTPARTNER

Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH
Fellbach

Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich

Universität Ulm
Ulm

Zoz GmbH
Wenden

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Aachen