Onderzoek naar een nieuwe primaire energiebron met behulp van LFA en DSC

Onderzoek voor een veranderende samenleving: Met deze missie in gedachten werken meer dan 7000 mensen bij Forschungszentrum Jülich aan opties voor een gedigitaliseerde samenleving, een klimaatvriendelijk energiesysteem en grondstofbeschermende economieën. We combineren natuur-, levens- en technische wetenschappen op het gebied van informatie, energie en bio-economie met speciale expertise in supercomputing en zetten unieke wetenschappelijke infrastructuren in. Als lid van de Helmholtz Society is Forschungszentrum Jülich een van de belangrijkste interdisciplinaire onderzoekscentra in Europa. Bij het Instituut voor Energie- en Klimaatonderzoek, divisie Plasmafysica (IEK-4), ligt de onderzoeksfocus op onderwerpen die verband houden met plasma-materiaalinteracties. wij maken deel uit van een internationaal netwerk dat energiecentrales op basis van kernfusie wil realiseren. We streven ernaar om op aarde het proces in gang te zetten waarmee de zon en andere sterren hun energie produceren, om zo een veilige, milieuvriendelijke energievoorziening te bieden die op de lange termijn beschikbaar zal zijn', aldus de website van het onderzoeksinstituut (Bron: Plasmaphysik (IEK-4) (fz-juelich.de))

Laten we meer te weten komen over hun huidige onderzoek:

In het Hoge Temperatuur Materialen Laboratorium (HML) van IEK-4 wordt momenteel onderzoek gedaan naar een nieuwe primaire energiebron. In ^ITER1, een fusiereactor die momenteel in Zuid-Frankrijk wordt gebouwd, en ^DEMO2, de volgende stap naar toekomstig commercieel gebruik van kernfusie, treden tijdens bedrijf hoge thermische belastingen op, zowel stationair (tot 20 ^MW/m2) als transiënt (in het bereik van ^GW/m2 gedurende µs tot ms). Hiervoor zijn materialen en componenten nodig die een hoge Thermische stabiliteitEen materiaal is thermisch stabiel als het niet ontleedt onder invloed van temperatuur. Een manier om de thermische stabiliteit van een stof te bepalen is door een TGA (thermogravimetrische analyser) te gebruiken. thermische stabiliteit bezitten en tegelijkertijd in staat zijn om de warmte dienovereenkomstig snel af te voeren.

^{1ITER: Internationale Thermonucleaire Experimentele Reactor: Een experimentele kernfusiereactor met als doel op lange termijn elektriciteit op te wekken uit fusie-energie}

^{2DEMO: DEMOnstration Power Plant: Het vervolgproject op de kernfusiereactor ITER. In de toekomst moet deze dienen voor de ontwikkeling van technologieën, regelalgoritmen en fysieke werkingszones.}

Een typisch voorbeeld is de temperatuurverdeling in een divertorcomponent in monoblokontwerp bestaande uit wolfraam, het plasmagevoelig materiaal, een CuCrZr-buis en een tussenlaag van zuiver koper om de verschillende thermische uitzettingscoëfficiënten van wolfraam en CuCrZr te compenseren.

Het Laboratorium voor Materialen voor Hoge Temperaturen (HML) van IEK-4 bij Forschungszentrum Jülich dient voornamelijk voor de karakterisering en kwalificatie van deze materialen en componenten zowel voor als na de neutronenstraling door middel van belading via plasma- en elektronenbundelapparatuur, evenals gerelateerde post-karakteriseringsmethoden. In het Thermofysisch Laboratorium van HML van IEK-4 wordt de Thermische diffusieThermische diffusie (a met de eenheid mm2/s) is een materiaalspecifieke eigenschap voor het karakteriseren van onstabiele warmtegeleiding. Deze waarde beschrijft hoe snel een materiaal reageert op een verandering in temperatuur.thermische diffusie tot 2800°C bepaald met de NETZSCH LFA 427 laserflitsapparatuur en wordt de warmtecapaciteit van metalen en keramische materialen tot 1575°C bepaald met behulp van een DSC 404 C-unit met lange levensduur en een DSC 404 F1 Pegasus^®®.

De geteste materialen variëren van wolfraamlegeringen en composieten tot koolstofvezelversterkte koolstofcomposieten en grafietvilten voor toepassingen in bijvoorbeeld de ruimtevaart, tot keramische isolatoren op het gebied van turbinebladen en toxische materialen zoals beryllium. Er worden ook voorbereidingen getroffen om in de toekomst ook metingen uit te voeren op laagradioactieve monsters en er zijn gesprekken gaande om de testmogelijkheden voor hoogradioactieve materialen verder uit te breiden door apparatuur in de hot cell te installeren.

Het begin van onze samenwerking met NETZSCH-Gerätebau GmbH gaat vele jaren terug. Vandaag de dag gaat onze uitwisseling veel verder dan deelname aan de thermofysische werkgroep en het uitvoeren van round-robin tests - met name wanneer ongebruikelijke problemen alleen kunnen worden opgelost door onze interne expertise te combineren met die van NETZSCH.

Veel dank aan Gerald Pintsuk van Forschungszentrum Jülich voor dit inzicht in het werk van onderzoek naar primaire energiebronnen!

We kijken uit naar een verdere succesvolle samenwerking.

Meer informatie:

• 

  LFA 427
• 

  DSC 404 F1 Pegasus^®