Das Forschungszentrum Jülich - d-nb, Archivserver DEPOSIT.D-NB ...

An aktiv gekühlten Wärmesenken der Werkstoffsysteme Wolfram-Kupfer bzw. CFC-Kupfer
(Monoblock- und Flachziegelkonzept) wurden Neutronenbestrahlungstests durchgeführt; dabei
wurden ITER-spezifische Neutronenfluenzen bis zu 1 dpa (displacement per atom) bei Temperaturen
im Bereich von 200 - 700 °C appliziert. In anschließend durchgeführten Wärmeflusssimulationstests
zeigte sich bei den CFC Bauteilen eine deutliche Temperaturerhöhung, die primär auf eine Abnahme
der thermischen Leitfähigkeit des Kohlenstoff-Werkstoffs zurückzuführen ist. Für Bauteile mit
Wolframarmierung spielt die Abnahme der thermischen Leitfähigkeit eine weitaus geringere Rolle. Die
in Thermozykliertests erreichbaren Grenzbelastungen lagen für CFC-Bauteile bei 15 MW pro
Quadratmeter und für W-Module bei 18 MW pro Quadratmeter. Für Beryllium-armierte Wandmodule
wurde ein umfangreiches Bestrahlungsprogramm (0,6 dpa) initiiert. Die Nachuntersuchung der
bestrahlten Bauteile wird in der Elektronenstrahlanlage JUDITH erfolgen.
Zur Simulation extrem kurzer transienter Belastungsszenarien (ELMs mit Pulsdauern im sub-ms
Bereich) sowie zur Untersuchung synergistischer Effekte (Wechselwirkung von zeitgleich auftretenden
Thermoschock- und Thermoermüdungs-Belastungen) wurde eine neue Elektronenstrahl-Testanlage
JUDITH 2 geplant und in dem eigens hierfür hergerichteten "Heißen Material Labor" (HML) aufgebaut.
Das neue System ist in der Lage, neben transienten auch thermozyklische Material- und
Bauteiluntersuchungen an großen Komponenten mit einer belastbaren Fläche von bis zu 500 mm x
500 mm durchzuführen. Zur Diagnostik steht eine Vielzahl von Messeinrichtungen zur Verfügung.
Plasmawandwechselwirkung
Die Arbeiten des Forschungszentrums Jülich zur Plasmawandwechselwirkung orientieren sich an den
kritischen Fragen bezüglich ITER: Erosion von Wandmaterial und das damit verbundene Zurückhalten
des Brennstoffs (Tritium), Entwicklung der In-situ-Kontroll- und Abbaumethoden zur Begrenzung des
langfristigen Brennstoffrückhalts, Qualifikation von Hoch-Z-Materialien als alternatives
plasmainteraktives Material und Begrenzung von Spitzenlasten durch transiente Wärmepulse. Mit
diesen Arbeiten trägt Jülich zur Entscheidungsfindung für die günstigste Kombination von
Wandmaterialen für die verschiedenen Ausbaustufen von ITER bei (siehe auch Tokamakphysik).
Etliche konkrete F&E-Aufträge für ITER wurden u.a. in den Bereichen Kohlenstoffmigration,
Abbautechniken für deponierten Kohlenstoff, Messtechniken zur Bestimmung des Tritiumeinfangs und
Weiterentwicklung numerischer Codes durchgeführt.
Diagnostik
Basierend auf EFDA-Verträgen und der Nutzung von TEXTOR als Testumgebung werden im FZJ zur
Zeit Arbeiten zu zwei Diagnostikprojekten für ITER durchgeführt:
1. Das Design eines Sechskanal-VUV-Spektrometersystems für ITER, welches den
Wellenlängenbereich von 2,3 nm bis 160 nm umfasst (aufgeteilt in sechs Teilabschnitte mit
Überschneidung), ist fertig gestellt worden. Die Frequenzauflösung des Systems lässt die
Beobachtung der relevanten Plasmaverunreinigungen entsprechend der geforderten
Genauigkeit in ITER zu.
2. Das Design der ITER-CXRS-Diagnostik zum Ladungsaustausch, welche auf der Nutzung
eines bestimmten Neutralteilchenstrahls basiert, wird weiter in einer gemeinschaftlichen
Bemühung im TEC und zusammen mit anderen Partnern entwickelt und geprüft. Das
detaillierte optische Design des Beobachtungsperiskops, der Faseroptik und der Spektrometer
wurde durch Strahlverfolgungsmethoden verbessert und die Messmöglichkeiten wurden
basierend auf der Modellierung der Ladungsaustauschprozesse und der
Strahlemissionsspektren analysiert. Das System wird optimiert, um eine simultane Ermittlung
von Ionendichte, Temperatur, Plasmarotation und magnetischen Feldern über einen weiten
radialen Bereich zuzulassen.
Außerdem ist im Rahmen der TEC-Kollaboration Designarbeit für ein poloidales Polarimetriesystem
und ein Weitwinkel-Thermographiesystem durchgeführt worden.
Für ITER plant das FZJ im Rahmen des TEC die Koordination für die Entwicklung und Fertigung einer
ganzen Diagnostikeinheit (eines so genannten "Portplugs") zu übernehmen. Ein Aspekt ist dabei, den
Zugang zum wissenschaftlichen Programm von ITER zu erleichtern.
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