Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION
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134<br />
Abb. 24:<br />
Sprödbruchübergangstemperatur<br />
(DBTT) als<br />
Funktion der Verlagerungsschädigung<br />
(dpa)<br />
nach Neutronenbestrahlung.<br />
Die reduziert<br />
aktivierbaren ferritischmartensitischen<br />
Stähle<br />
OPTIFER, EUROFER 97 und<br />
F82H sind der konventionellen<br />
Variante MANET I<br />
deutlich überlegen.<br />
(Grafik: FZK)<br />
Wesentliches Ergebnis der Aktivierungsberechnungen<br />
ist aber auch, dass<br />
neben den oben genannten Hauptlegierungselementen<br />
eine ganze Reihe<br />
weiterer Elemente und Verunreinigungen<br />
wie Aluminium, Cobalt, Silber<br />
oder seltene Erden schon in kleinsten<br />
Konzentrationen im ppm-Bereich das<br />
Abklingverhalten in allen genannten<br />
Werkstoffklassen sehr negativ beeinflussen<br />
und unterhalb etwa 10 2 Sievert<br />
pro Stunde die Oberflächendosisrate<br />
vollständig dominieren. Solche<br />
Elemente müssen also beispielsweise<br />
durch spezielle schmelzmetallurgische<br />
Verfahrensschritte vermieden<br />
werden. Radiologisch gesehen sind<br />
die Variationen zwischen OPTIFER,<br />
EUROFER97 und F82H-mod nach<br />
rund 100 Jahren Abklingzeit im wesentlichen<br />
nur noch auf die unterschiedliche<br />
Niob-Verunreinigung zurückzuführen.<br />
Wie das schraffierte Gebiet<br />
zeigt, liegt diese heute bei technologischen<br />
Schmelzen im Tonnenbereich<br />
zwischen 8 bis 10 wppm<br />
(EUROFER97) und 1 bis 1,5 wppm<br />
(F82H-mod). EUROFER-ref ist mit<br />
gleichen Legierungselementen, aber<br />
auf der Basis technisch gerade noch<br />
umsetzbar erscheinender Verunreinigungskonzentrationen<br />
errechnet worden.<br />
Für die Praxis von erheblicher<br />
Bedeutung ist die Tatsache, dass<br />
schon nach einer Abklingzeit von<br />
etwa 100 Jahren alle genannten RAFM-<br />
Stähle als Erste-Wand-Werkstoff in<br />
einem DEMO-Kraftwerk das Kriterium<br />
„niedrigaktiver Abfall“ erfüllen<br />
würden.<br />
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Da plasmanahe RAFM-Strukturwerkstoffe<br />
je nach Blanketentwurf ein<br />
weites Temperaturfenster von 250 bis<br />
550 Grad Celsius abdecken müssen<br />
und die Hochtemperatureigenschaften<br />
oberhalb 400 Grad Celsius als unkritisch<br />
gelten, steht bezüglich der mechanischen<br />
Eigenschaften besonders<br />
die Optimierung der Bestrahlungsversprödung<br />
im unteren Temperaturbereich<br />
bis zu mittleren Schädigungsdosen<br />
(15 bis 30 dpa) im Vordergrund<br />
derzeitiger Spaltreaktorbestrahlungen.<br />
Abb. 24 zeigt, dass reduziert aktivierbare<br />
7-9CrWVTa-Stähle wie OPTI-<br />
FER, F82H-mod. oder EUROFER 97<br />
im Dosisbereich bis 30 dpa geringere<br />
Sprödbruch-Übergangstemperaturen<br />
aufweisen, als konventionelle Stähle<br />
wie MANET I. Derzeit werden die<br />
Bestrahlungen der EUROFER-Entwicklungslinie<br />
in Spaltreaktoren bis<br />
zu 70 dpa ausgedehnt. Des weiteren<br />
sind breit angelegte metallkundliche,<br />
mechanische und verfahrenstechnologische<br />
Untersuchungen im Gange<br />
mit dem Ziel, eine werkstoffkundliche<br />
Datenbank zur Auslegung eines<br />
Fusionskraftwerks zu erstellen.<br />
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