Home | english  | Impressum | Datenschutz | Sitemap | KIT

Design, Bau und Test supraleitender Magnete für die Fusion

Strom und Feld supraleitenden Fusionsspulen
Strom und Feld supraleitenden Fusionsspulen

Der Bau supraleitender Magnete für die Fusion ist eine technologische Herausforderung, da zur Erzeugung der hohen Magnetfelder enorm große Ströme notwendig sind. Um diese Ströme im Magneten möglichst verlustfrei fließen zu lassen, werden supraleitende Kabel verwendet, die aber eine Abkühlung des Magneten auf wenige Kelvin (etwa -269 °C) notwendig machen.

Somit müssen nicht nur die enormen Kräfte beherrscht werden, die durch die hohen Magnetfelder und Ströme auftreten, sondern gleichzeitig ist der Einsatz optimierter Vakuumtechnik, Kältetechnik und Hochspannungstechnik bei tiefen Temperaturen notwendig. Weiter sind für das Spulendesign umfangreiche Berechnungen durchzuführen und die verwendeten Strukturmaterialien müssen bei kryogenen Temperaturen geprüft und optimiert werden.

Zahlreiche erfolgreich durchgeführte Großprojekte belegen, dass das ITeP eine herausragende Expertise auf allen diesen Gebieten besitzt. Das nebenstehende Bild zeigt Strom und Feld supraleitenden Fusionsspulen. Man sieht deutlich die herausragende Stellung der geplanten TF-ITER Spulen, die mit 68 kA bei knapp 12 Tesla betrieben werden wird. 

Im ITeP konnte die TFMC Spule bei 80 kA (Weltrekord!) und einem Feld von knapp 10 Tesla betrieben werden. Da die auftretenden Kräfte mit dem Produkt aus Strom und Feld gehen, wurde aus Sicht der Kräfte exakt der Arbeitspunkt von ITER erreicht.

Dieses Beispiel zeigt, dass der Bau supraleitender Fusionsspulen eine wissenschaftlich und ingenieurstechnische Herausforderung ist. Solche Spulen werden aufgrund ihrer Größe von der Industrie gebaut, müssen aber vom Design über den Bau bis zum Funktionstest wissenschaftlich begleitet werden. Dies wurde z.B. beim Test der TFMC-Spule erfolgreich demonstriert.