Uuden primaarienergialähteen tutkimus LFA:n ja DSC:n avulla

Tutkimus muuttuvaa yhteiskuntaa varten: Jülichin tutkimuskeskuksessa työskentelee yli 7000 ihmistä, jotka tutkivat digitalisoituneen yhteiskunnan, ilmastoystävällisen energiajärjestelmän ja resursseja säästävän talouden vaihtoehtoja. Yhdistämme luonnontieteet, biotieteet ja tekniset tieteet tieto-, energia- ja biotalouden aloilla supertietokoneiden erityisasiantuntemukseen ja käytämme ainutlaatuisia tieteellisiä infrastruktuureja. Helmholtz-yhteisön jäsenenä Forschungszentrum Jülich on yksi Euroopan tärkeimmistä monitieteisistä tutkimuskeskuksista. Energia- ja ilmastotutkimuslaitoksen plasmafysiikan osaston (IEK-4) tutkimus keskittyy plasman ja materiaalin vuorovaikutukseen liittyviin aiheisiin. "Olemme osa kansainvälisesti verkottunutta pyrkimystä tehdä ydinfuusioon perustuvista voimalaitoksista todellisuutta. Tavoitteenamme on käynnistää maapallolla prosessi, jonka avulla aurinko ja muut tähdet tuottavat energiansa, ja tarjota näin turvallinen, ympäristöystävällinen ja pitkällä aikavälillä käytettävissä oleva energiahuolto", tutkimuslaitoksen verkkosivuilla todetaan (Lähde: Plasmaphysik (IEK-4) (fz-juelich.de))

Tutustutaanpa tarkemmin heidän nykyiseen tutkimukseensa:

IEK-4:n korkean lämpötilan materiaalilaboratoriossa (HML) tutkitaan parhaillaan uutta primaarienergian lähdettä. ^ITER1:ssä, fuusioreaktorissa, jota parhaillaan rakennetaan Etelä-Ranskaan, ja ^DEMO2:ssa, joka on seuraava askel kohti ydinfuusion tulevaa kaupallista käyttöä, esiintyy käytön aikana suuria lämpökuormituksia, sekä paikallaan (20 ^MW/m2) että hetkellisesti (^GW/m2 µs:n ja ms:n välillä). Nämä vaativat materiaaleja ja komponentteja, joilla on sekä suuri LämpöstabiilisuusMateriaali on lämpöstabiili, jos se ei hajoa lämpötilan vaikutuksesta. Yksi tapa määrittää aineen lämpöstabiilisuus on käyttää TGA-analysaattoria (termogravimetrinen analysaattori). lämpöstabiilisuus että kyky johtaa lämpöä vastaavasti nopeasti pois.

^{1ITER: Kansainvälinen lämpöydinkoereaktori: Kokeellinen ydinfuusioreaktori, jonka pitkän aikavälin tavoitteena on tuottaa sähköä fuusioenergiasta}

^{2DEMO: DEMOnstration Power Plant: ITER-ydinfuusioreaktorin jatkohanke. Tulevaisuudessa sen on tarkoitus palvella teknologioiden, valvonta-algoritmien ja fyysisten toiminta-alueiden kehittämistä.}

Tyypillinen esimerkki on lämpötilajakauma monoblock-rakenteisessa divertorikomponentissa, joka koostuu volframista, plasmakuormitetusta materiaalista, CuCrZr-putkesta ja puhtaasta kuparista koostuvasta välikerroksesta volframin ja CuCrZr:n erilaisten lämpölaajenemiskertoimien kompensoimiseksi.

Forschungszentrum Jülichin IEK-4:n korkean lämpötilan materiaalilaboratorio (HML ) palvelee pääasiassa näiden materiaalien ja komponenttien karakterisoinnissa ja pätevöinnissä sekä ennen neutronisäteilyä että sen jälkeen plasma- ja elektronisuihkulaitteilla tapahtuvan latauksen avulla sekä niihin liittyvillä jälkikäteen tehtävillä karakterisointimenetelmillä. IEK-4:n HML:n lämpöfysiikan laboratoriossa määritetään lämpödiffuusiokyky 2800 °C:seen asti NETZSCH LFA 427 laserleimauslaitteistolla, ja metallisten ja keraamisten materiaalien lämpökapasiteetti 1575 °C:seen asti määritetään pitkäikäisellä DSC 404 C -laitteella sekä DSC 404 F1 Pegasus^®®-laitteella.

Testatut materiaalit vaihtelevat volframiseoksista ja komposiiteista hiilikuituvahvistettuihin hiilikomposiitteihin ja grafiittiviltteihin, joita käytetään esimerkiksi ilmailu- ja avaruustekniikassa, turbiinien lapojen keraamisiin eristeisiin ja myrkyllisiin materiaaleihin, kuten berylliumiin. Valmisteluja tehdään myös matalan radioaktiivisuuden näytteiden mittaamiseksi tulevaisuudessa, ja parhaillaan käydään keskusteluja erittäin radioaktiivisten materiaalien testausmahdollisuuksien laajentamiseksi edelleen asentamalla laitteet kuumakennoon.

Yhteistyömme NETZSCH-Gerätebau GmbH:n kanssa alkoi jo vuosia sitten. Nykyään vaihtomme ulottuu paljon pidemmälle kuin osallistuminen termofysiikan työryhmään ja round-robin-kokeiden suorittaminen - erityisesti silloin, kun epätavalliset ongelmat voidaan ratkaista vain yhdistämällä sisäinen asiantuntemuksemme ja NETZSCH.

Suuret kiitokset Gerald Pintsukille Forschungszentrum Jülichille tästä katsauksesta primaarienergialähteiden tutkimustyöhön!

Odotamme menestyksekkään kumppanuuden ja yhteistyön jatkumista.

Lue lisää:

• 

  LFA 427
• 

  DSC 404 F1 Pegasus^®