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Fusion Energy Materials Science – Coordination Action

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Neue Werkstoffe für Kernfusionsreaktoren

Ein europäisches Konsortium hat die Kräfte vereint, um neue Werkstoffe für sicherere, kostengünstigere und umweltfreundlichere Kernenergie zu finden. Unter Einsatz derselben Prinzipien, die auch die Natur und die Sonne verwenden, werden die Weichen für die Reaktoren der Zukunft bereits heute gestellt.

Energie

Die Erzeugung von Atomenergie beruht auf der Ausnutzung der Kernkraft, der Energie in Atomkernen, welche die Kernteilchen zusammenhält. Kernspaltungsreaktoren setzen auf Kernspaltung, d. h. das Auseinanderbrechen schwerer Atomkerne, wie sie bei bestimmten Formen von Uran zu finden sind. Konventionelle Kernreaktoren erzeugen elektrische Energie mithilfe der Kernspaltung. Fusionskraftwerke beruhen auf einer Verbindung leichter Kerne. In unserer Sonne verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium. Die Fusion hat einige wichtige potenzielle Vorteile – darunter das Fehlen von langlebigen persistenten, radioaktiven Materialien und es werden keine Kohlendioxidemissionen oder Luftverschmutzung verursacht. Außerdem ist der für den Prozess benötigte Brennstoff reichlich und auf der ganzen Erde vorhanden. Fusionsreaktoren werden von vielen als Hoffnungsträger angesehen: Sie sollen umweltfreundliche Energie liefern und die Energieprobleme der Welt lösen. Eine der großen Herausforderungen für die Entwicklung von Fusionsreaktoren ist die Herstellung geeigneter Werkstoffe, die den enorm hohen Belastungen und Beanspruchungen standhalten, denen die in der Kernfusion eingesetzten Geräte standhalten müssen. Europäische Forscher aus 27 Instituten initiierten das EU-finanzierte Projekt 'Fusion energy materials science coordination action' (FEMaS-CA), um die Entwicklung neuer Werkstoffe zum Einsatz in Kernfusionsreaktoren voranzutreiben. Ihr Ziel war es, die Charakterisierungsmethoden für die Werkstoffe zusammen mit Vernetzung und Zusammenarbeit in enger Abstimmung mit dem EFDA-Übereinkommen (European Fusion Development Agreement) zu erweitern. Werkstoffe mit erhöhter Strahlungsbeständigkeit und besserer Wärmeabfuhrkapazität sollten unter Einsatz der modernsten Charakterisierungsverfahren getestet werden. Im Laufe des Projekts wurden rund 120 Kooperationstätigkeiten durchgeführt. Die wissenschaftlichen Gemeinschaften arbeiteten mit europäischen Großanlagen zusammen, die Synchrotron-, Ionen- oder Neutronenstrahlung bereitstellten. Viele der universitären Forschungsgruppen begeistern sich für die Fusionsgemeinschaft. Dies wurde besonders durch die Beiträge zur 'International Conference on Fusion Energy Materials Science' deutlich, die gemeinsam von FEMAS-CA und dem 'International Workshop on Plasma-Facing Materials and Components', einem etablierten Treffen der Fusionswerkstoffgemeinschaft, organisiert wurde. Durch die Integration der Aktivitäten von FEMAS-CA- und der Partner in die europäischen EFDA-Strukturen ist gewährleistet, dass die initiierten Aktivitäten auch langfristig fortgesetzt werden. Darüber hinaus können die Initiativen durch die Entwicklung vielversprechender neuer Werkstoffe den Weg für künftige Fusionsreaktoren ebnen.

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