SIBAF-Projekt soll neue Materialien für künftige Fusionskraftwerke schneller und effizienter untersuchen
Das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung und das internationale Beschleunigerzentrum FAIR in Darmstadt erhalten umfangreiche Fördermittel für die Fusionsforschung. Für das neue Projekt SIBAF stellt das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) über drei Jahre insgesamt 9,7 Millionen Euro bereit. Davon fließen 8,1 Millionen Euro in Aktivitäten bei GSI und FAIR.
SIBAF steht für „Supraleitender Ionenbeschleuniger als Basistechnologie für die Fusionsforschung“. Ziel ist der Aufbau einer beschleunigerbasierten Infrastruktur, mit der sich neuartige Materialien für zukünftige Fusionskraftwerke schneller untersuchen und qualifizieren lassen. Koordiniert wird das Projekt von GSI/FAIR, weiterer Projektpartner ist die Goethe-Universität Frankfurt.
Materialien müssen extremen Bedingungen standhalten
Eine der großen technologischen Herausforderungen bei der Entwicklung von Fusionskraftwerken sind geeignete Materialien. Sie müssen über lange Zeiträume extrem hohen Temperaturen und intensiver Neutronenstrahlung standhalten.
Experimente mit Neutronen bleiben für die Forschung unverzichtbar, sind allerdings kostspielig und weltweit nur an wenigen Einrichtungen möglich. SIBAF setzt ergänzend auf die Bestrahlung von Materialien mit schweren Ionen. Damit lassen sich Strahlenschäden unter genau kontrollierten Bedingungen schneller erzeugen. Gleichzeitig wird die Aktivierung der untersuchten Proben reduziert, was die anschließende Analyse erleichtert.
HELIAC-Beschleuniger wird weiterentwickelt
Für die Untersuchungen soll der supraleitende Dauerstrichbeschleuniger HELIAC – der „Helmholtz Linear Accelerator“ – weiterentwickelt werden. Teile des Beschleunigers entstehen bereits auf dem GSI/FAIR-Campus.
Auf Grundlage des ersten Kryomoduls von HELIAC und des vorhandenen Hochladungsinjektors HLI soll eine spezielle Bestrahlungsanlage entstehen. Vorgesehen sind unter anderem temperaturkontrollierte Probenumgebungen und eine automatisierte Probenhandhabung.
Die Kombination aus supraleitender Beschleunigertechnologie sowie neuen Möglichkeiten zur Bestrahlung und Materialcharakterisierung soll eine schnellere, reproduzierbarere und energieeffizientere Untersuchung potenzieller Fusionsmaterialien ermöglichen. Gemeinsam wollen GSI/FAIR und die Goethe-Universität HELIAC zu einer europaweit besonderen Infrastruktur für die Qualifizierung von Fusionsmaterialien mit Ionenstrahlen entwickeln.
„Praktische Anwendungen“ für Beschleunigertechnologie
Koordiniert wird SIBAF von Dr. Maksym Miski-Oglu, Leiter der Arbeitsgruppe cw-Linac bei GSI/FAIR. „SIBAF wird die über viele Jahre aufgebaute Expertise in der supraleitenden Linearbeschleuniger-Technologie in praktische Anwendungen überführen“, erklärt Miski-Oglu. Die Entwicklungen könnten damit die Suche nach geeigneten Materialien für künftige Fusionskraftwerke unmittelbar unterstützen.
Professorin María Eugenia Toimil-Molares, Leiterin der Materialforschung, sieht in der neuen Bestrahlungsanlage eine wichtige Ergänzung der bestehenden Forschungsinfrastruktur. Die Dauerstrich-Bestrahlung mit schweren Ionen ermögliche eine schnellere und besser kontrollierbare Schädigungsakkumulation und könne damit einen bedeutenden Beitrag zur Qualifizierung neuer Materialien leisten.
Bedeutung für künftige Energietechnologien
Für den Wissenschaftlichen Geschäftsführer von GSI und FAIR, Professor Thomas Nilsson, zeigt die Förderung auch die zunehmende Bedeutung der Darmstädter Forschung für neue Energietechnologien.
„SIBAF wird die Entwicklung und Qualifizierung von Materialien für Fusionsanwendungen maßgeblich vorantreiben und gleichzeitig exzellente Ausbildungsmöglichkeiten für die nächste Generation von Wissenschaftlerinnen und Ingenieurinnen auf den Gebieten der Beschleuniger- und Fusionstechnologien bieten“, so Nilsson. Das Projekt werde zudem den deutschen Beitrag zur internationalen Fusionsforschung stärken.
Das Konsortium würdigt außerdem den Beitrag von Professor Winfried Barth zur Konzeption, Vorbereitung und ersten Einreichung des Projektantrags.
Teil des Förderprogramms „Fusion 2040“
SIBAF wird im Rahmen der Förderrichtlinie „Basistechnologien für die Fusion – auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk“ unterstützt. Gefördert werden dabei Schlüsseltechnologien, die für Bau und Betrieb künftiger Fusionskraftwerke benötigt werden.
Die Richtlinie gehört zum Programm „Fusion 2040 – Forschung auf dem Weg zum Fusionskraftwerk“. Damit sollen wissenschaftliche und technologische Grundlagen geschaffen werden, um den Bau und Betrieb eines ersten Fusionskraftwerks in Deutschland zu ermöglichen. Die Fusionsforschung ist zugleich Bestandteil der Hightech Agenda Deutschland der Bundesregierung.
(DARMSTADT – RED/GSI)
Beitragsbild: Das erste Kryomodul CM1 von HELIAC: Durch die rechteckigen Türen sind die supraleitenden Solenoide und Kavitäten sichtbar. Foto: GSI
