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Zur Verkleidung der Innenwand von Fusionsexperimenten mit magnetischem Einschluss, zu denen die ringförmigen Tokamak gehören, erfolgt gewöhnlich mit einem leichten Element wie Bor (B) oder Kohlenstoff (C). Denn selbst bei fast perfektem Einschluss können Teilchen aus dem Plasma an die Toruswand geraten und dort Atome herausschlagen, die das Plasma verunreinigen. Handelt es sich um leichte Elemente, sind Konzentrationen von einigen Prozenten noch tragbar, weil das Plasma mit einer Fusionstemperatur von über 100 Mio. Kelvin solche Atome vollständig ionisiert. Nicht so die Atome schwerer Elemente: Selbst bei dieser extremen Temperatur sind sie nicht vollständig ionisiert und strahlen Energie gegen aussen ab, die dann für die Fusionsreaktion fehlt. Die Konzentration schwerer Elemente wie W im Plasma darf daher einige Hunderttausendstel nicht überschreiten.
Entwicklung am Asdex Ugrade
Trotzdem sind Wandplatten aus W für Tokamak hoher Leistung attraktiv. Sie haben eine viel längere Standzeit als Platten aus B oder C, lagern kein Tritium ein und haben günstige thermische Eigenschaften. Daher hat das IPP 1996 begonnen, im Rahmen eines umfassenden Versuchsprogramms die Innenwand des Asdex Upgrade Schritt um Schritt mit W statt C auszukleiden. Wie sich dabei zeigte, bleibt in diesem Tokamak mit seinem relativ kühlen Plasmarand die Konzentration des W im Plasma unter dem kritischen Wert.
Seit Kurzem ist der ganze Torus innen mit Platten aus W belegt. Wie die ersten Erfahrungen zeigen, bleibt im sogenannten High Confinement Regime - einer Betriebsweise, die am IPP im Hinblick auf die im Iter gewünschten Plasmazustände entwickelt worden ist - die Verunreinigung durch W im Plasma unter der zulässigen Schwelle.
Mögliche Anwendung im Iter
Weitere Versuche sollen nun zeigen, ob dieser erste Erfolg von Dauer ist. Das Ziel ist, alle für den Iter bedeutsamen Plasmazustände genau zu untersuchen, um sicher zu gehen, dass der Qualitätsverlust durch eine Verunreinigung mit W andauernd unter dem zulässigen Schwellenwert liegt.
Das IPP kann sich für diese Untersuchungen rund zwei Jahre Zeit nehmen. Dann wird endgültig entschieden, mit welchem Material der Iter innen ausgekleidet wird. Beim heutigen Planungsstand ist noch C vorgesehen.
Quelle
P.B. nach IPP, Pressemitteilung, 2. Oktober 2007