Deuterium-Rückhaltung in Wolfram-Materialien

Damit ein Wandmaterial in einem künftigen Fusionskraftwerk verwendbar ist, muss es eine wichtige Eigenschaft besitzen: Es darf nach dem Plasmakontakt nur sehr wenig Tritium aufnehmen. Für unterschiedliche Material-Kandidaten wird dies im IPP untersucht, wobei statt des radioaktiven Tritiums das Wasserstoff-Isotop Deuterium verwendet wird.

Thermische Desorption: Die glühende Wolframprobe wurde in einem Röhrenofen (rechts im Bild) auf 1000 Grad Celsius erhitzt.

Deuterium kann mit Hilfe des Helium-Isotops 3He mittels einer Kernreaktion nachgewiesen werden. Die geschieht mit Hilfe des Drei-Megavolt-Tandembeschleunigers im Beschleunigerlabor des IPP. Variiert man die Energie des Helium-Strahls, können Deuterium-Konzentrationsprofile bis zu einer Tiefe von rund zehn Mikrometern gemessen werden.

Eine andere Methode, die Deuterium-Menge in einer Wolframprobe zu messen, ist die thermische Desorption. Hierbei wird die Probe im Vakuum auf 1000 Grad Celsius erhitzt. Das Deuterium wird mobilisiert – es verlässt die Probe und kann mittels eines Massenspektrometers nachgewiesen werden. Dies ergänzt die erste Messmethode: Man erhält zwar keine Tiefeninformation, weist jedoch die in der Probe enthaltene Gesamtmenge an Deuterium nach – selbst wenn das Deuterium aus größeren Tiefen der Probe stammt, zu denen die Kernreaktionsmethode keinen Zugang mehr erlaubt.

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