PFMC – Plasma Facing Materials and Components

Mittelfristige Ziele

Die Leistungsfähigkeit heutiger Fusionsanlagen hängt zu einem großen Teil von der Verwendung geeigneter plasmabelasteter Materialien ab. Direkten Einfluss auf die erreichbaren Plasmaeigenschaften haben hierbei materialbedingte Prozesse wie Erosion und die damit verbundenen Plasmaverunreinigungen oder die Aufnahme und Abgabe von Wasserstoff während des Plasmabetriebs.

Die Aufgabe des Projektes "Plasmabelastete Materialien und Komponenten" besteht darin, die unterschiedlichen Aspekte hinsichtlich der Plasma-Wand-Wechselwirkung, der Änderung von Materialeigenschaften sowie der Entwicklung und Charakterisierung neuer Materialien miteinander zu verbinden. Dies soll geschehen, indem die Materialanforderungen durch gezielte Untersuchungen in Fusionsanlagen und durch begleitende Berechnungen bestimmt werden (z.B. Teilchenflüsse und -energien, Leistungsflüsse). Systematisch erzeugte Materialproben werden in Laborexperimenten Belastungen unterzogen, die den Bedingungen in Fusionsanlagen nahekommen, insbesondere Experimente zur Materialerosion, zur Adsorption und Desorption von Gasen und zur Beständigkeit unter thermischen Belastungen. Ferner werden die Materialien einer eingehenden Analyse ihrer Struktur, Zusammensetzung und ihrer temperaturabhängigen physikalischen Eigenschaften unterzogen.

Auf Basis dieser Ergebnisse kann über einen Einsatz in den Fusionsexperimenten des IPP (ASDEX Upgrade, Wendelstein 7-X) entschieden werden. Die Beurteilung des Materialverhaltens während des Einsatzes wie auch die Untersuchung der belasteten Komponenten nach dem Einsatz läßt Schlußfolgerungen zu, die eine weitere Materialoptimierung ermöglichen.

Über den direkten Bezug dieser Arbeiten zu den Fusionsanlagen des IPP hinaus stehen die Arbeiten im Zusammenhang mit dem ITER-Projekt, da Materialien, die in ASDEX Upgrade untersucht werden auch direkt relevant für ITER sind und die thermischen Belastungen der Komponenten in Wendelstein 7-X den Belastungen von ITER weitgehend entsprechen.