Výzkum nového primárního zdroje energie pomocí LFA a DSC

Výzkum pro měnící se společnost: S tímto posláním pracuje ve Forschungszentrum Jülich více než 7000 lidí, kteří se zabývají možnostmi digitalizované společnosti, energetickým systémem šetrným ke klimatu a ekonomikou šetrnou ke zdrojům. Spojujeme přírodní, biologické a technické vědy v oblasti informací, energetiky a bioekonomiky se speciálními odbornými znalostmi v oblasti superpočítačů a zavádíme jedinečné vědecké infrastruktury. Jako člen Helmholtzovy společnosti je Forschungszentrum Jülich jedním z hlavních interdisciplinárních výzkumných center v Evropě. V Ústavu pro výzkum energie a klimatu, oddělení fyziky plazmatu (IEK-4), se výzkum zaměřuje na témata související s interakcemi plazmatu a materiálů. 'Jsme součástí mezinárodně propojeného úsilí o realizaci elektráren založených na jaderné fúzi. Naším cílem je uvést na Zemi do chodu proces, kterým Slunce a jiné hvězdy vyrábějí svou energii, a zajistit tak bezpečné a ekologicky šetrné dodávky energie, které budou k dispozici dlouhodobě," uvádí se na internetových stránkách výzkumného ústavu (Zdroj: Plasmaphysik (IEK-4) (fz-juelich.de))

Pojďme se o jejich aktuálním výzkumu dozvědět více:

V laboratoři vysokoteplotních materiálů (HML) na IEK-4 se v současné době zkoumá nový zdroj primární energie. V ^ITER1, fúzním reaktoru, který se v současné době staví v jižní Francii, a ^DEMO2, dalším kroku k budoucímu komerčnímu využití jaderné fúze, dochází během provozu k vysokému tepelnému zatížení, a to jak stacionárnímu (do 20 ^MW/m2), tak přechodnému (v rozsahu ^GW/m2 po dobu µs až ms). To vyžaduje materiály a součásti, které se vyznačují vysokou tepelnou stabilitou a zároveň jsou schopny teplo odpovídajícím způsobem rychle odvádět.

^{1ITER: Mezinárodní termonukleární experimentální reaktor: Experimentální reaktor pro jadernou fúzi, jehož dlouhodobým cílem je vyrábět elektřinu z energie jaderné fúze}

^{2DEMO: DEMOnstration Power Plant: Elektrárna na výrobu jaderné energie: Projekt navazující na fúzní reaktor ITER. V budoucnu má sloužit k vývoji technologií, řídicích algoritmů a fyzikálních provozních zón.}

Typickým příkladem je rozložení teploty v součásti divertoru v monoblokovém provedení, který se skládá z wolframu, materiálu zatíženého plazmou, trubice CuCrZr a mezivrstvy z čisté mědi pro kompenzaci rozdílných koeficientů tepelné roztažnosti wolframu a CuCrZr.

Laboratoř vysokoteplotních materiálů (HML) IEK-4 ve Forschungszentrum Jülich slouží především k charakterizaci a kvalifikaci těchto materiálů a komponentů před neutronovým zářením a po něm, a to jak prostřednictvím zatížení plazmovým a elektronovým svazkem, tak i souvisejícími postcharakterizačními metodami. V termofyzikální laboratoři HML v IEK-4 se stanovuje Tepelná difuzivitaTepelná difuzivita (a s jednotkou mm2/s) je specifická vlastnost materiálu, která charakterizuje nestacionární vedení tepla. Tato hodnota popisuje, jak rychle materiál reaguje na změnu teploty.tepelná difuzivita do 2800 °C s využitím metody NETZSCH LFA 427 laserovým zábleskovým zařízením a tepelná kapacita kovových a keramických materiálů do 1575 °C se stanovuje pomocí dlouho sloužícího přístroje DSC 404 C a také přístroje DSC 404 F1 Pegasus^®®.

Testované materiály sahají od wolframových slitin a kompozitů přes uhlíkové kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny a grafitové plsti pro aplikace v letectví a kosmonautice až po keramické izolátory v oblasti lopatek turbín a toxické materiály, jako je berylium. Probíhají také přípravy na to, aby bylo možné v budoucnu nabízet měření i na nízkoaktivních vzorcích, a diskutuje se o dalším rozšíření možností testování vysoce radioaktivních materiálů instalací zařízení v horké komoře.

Počátek naší spolupráce s NETZSCH-Gerätebau GmbH se datuje již řadu let. Dnes naše výměna sahá daleko za účast v pracovní skupině pro termofyziku a provádění kruhových testů - zejména v případech, kdy lze neobvyklé problémy řešit pouze spojením našich vlastních odborných znalostí s odbornými znalostmi NETZSCH.

Velký dík patří Geraldu Pintsukovi z Forschungszentrum Jülich za tento vhled do práce při výzkumu primárních zdrojů energie!

Těšíme se na další úspěšné partnerství a spolupráci.

Další informace:

• 

  LFA 427
• 

  DSC 404 F1 Pegasus^®