Forskning för en ny primär energikälla med hjälp av LFA och DSC

Forskning för ett föränderligt samhälle: Med detta uppdrag i åtanke är mer än 7000 personer anställda vid Forschungszentrum Jülich och arbetar med alternativ för ett digitaliserat samhälle, ett klimatvänligt energisystem och resursskyddande ekonomier. Vi kombinerar naturvetenskap, biovetenskap och teknisk vetenskap inom områdena information, energi och bioekonomi med särskild expertis inom superdatorer och använder unika vetenskapliga infrastrukturer. Som medlem i Helmholtz Society är Forschungszentrum Jülich ett av de största tvärvetenskapliga forskningscentren i Europa. Vid Institute for Energy and Climate Research, Plasma Physics Division (IEK-4), ligger forskningsfokus på ämnen som rör interaktioner mellan plasma och material. "Vi är en del av ett internationellt nätverk för att göra kraftverk baserade på kärnfusion till verklighet. Vi strävar efter att på jorden sätta igång den process genom vilken solen och andra stjärnor producerar sin energi, och därmed tillhandahålla en säker, miljövänlig energiförsörjning som kommer att vara tillgänglig på lång sikt", står det på forskningsinstitutets webbplats (Källa: Plasmaphysik (IEK-4) (fz-juelich.de))

Låt oss lära oss mer om deras aktuella forskning:

I laboratoriet för högtemperaturmaterial (HML) vid IEK-4 undersöks för närvarande en ny primär energikälla. I ^ITER1, en fusionsreaktor som för närvarande byggs i södra Frankrike, och ^DEMO2, nästa steg mot framtida kommersiell användning av kärnfusion, uppstår höga termiska belastningar under drift, både stationära (upp till 20 ^MW/m2) och transienta (i storleksordningen ^GW/m2 under µs till ms). Detta kräver material och komponenter som både har hög Termisk stabilitetEtt material är termiskt stabilt om det inte sönderdelas under påverkan av temperatur. Ett sätt att bestämma den termiska stabiliteten hos ett ämne är att använda en TGA (termogravimetrisk analysator). termisk stabilitet och som samtidigt kan avleda värmen motsvarande snabbt.

^{1ITER: International Thermonuclear Experimental Reactor (internationell termonukleär experimentreaktor): En experimentell kärnfusionsreaktor med det långsiktiga målet att generera elektricitet från fusionsenergi}

^{2DEMO: DEMOnstration Power Plant (DEMOnstrationskraftverk): Uppföljningsprojektet till kärnfusionsreaktorn ITER. I framtiden är det tänkt att användas för utveckling av teknik, kontrollalgoritmer och fysiska driftzoner.}

Ett typiskt exempel är temperaturfördelningen i en divertorkomponent i monoblockutförande bestående av volfram, det plasmaladdade materialet, ett CuCrZr-rör och ett mellanliggande lager av ren koppar för att kompensera för de olika värmeutvidgningskoefficienterna för volfram och CuCrZr.

Laboratoriet för högtemperaturmaterial (HML) i IEK-4 vid Forschungszentrum Jülich används huvudsakligen för karakterisering och kvalificering av dessa material och komponenter både före och efter neutronstrålning genom laddning via plasma- och elektronstråleutrustning, samt relaterade metoder för efterkarakterisering. I termofysiklaboratoriet vid HML på IEK-4 bestäms den termiska diffusiviteten upp till 2800°C med NETZSCH LFA 427 laserblixtutrustning och värmekapaciteten för metalliska och keramiska material upp till 1575°C bestäms med hjälp av en DSC 404 C-enhet som använts länge samt en DSC 404 F1 Pegasus^®®.

De material som testas sträcker sig från volframlegeringar och -kompositer till kolfiberförstärkta kolkompositer och grafitfiltar för tillämpningar som flyg- och rymdindustrin, till keramiska isolatorer inom turbinblad och giftiga material som beryllium. Förberedelser görs också för att i framtiden även kunna erbjuda mätningar på lågradioaktiva prover, och diskussioner pågår om att ytterligare utöka testmöjligheterna för högradioaktiva material genom att installera utrustning i den heta cellen.

Vårt samarbete med NETZSCH-Gerätebau GmbH har pågått i många år. Idag sträcker sig vårt utbyte långt utöver deltagandet i arbetsgruppen för termofysik och utförandet av rundgångstester - särskilt när ovanliga problem bara kan lösas genom att kombinera vår egen expertis med NETZSCH.

Stort tack till Gerald Pintsuk från Forskningscentrum Jülich för denna inblick i arbetet med forskning kring primära energikällor!

Vi ser fram emot ett fortsatt framgångsrikt partnerskap och samarbete.

Läs mer om detta:

• 

  LFA 427
• 

  DSC 404 F1 Pegasus^®