Das Projekt "Abschaetzung des Verlaufs und der Folgen schwerer Stoerfaelle mit Tritiumfreisetzungen im Fusionsreaktorkonzept - ITER-FEAT" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Unter massgeblicher Beteiligung Deutschlands und der EU wird in internationale Kooperation der Kernfusionsreaktor ITER (International Thermonclear Experimental Reactor) fuer experimentelle Untersuchungen entwickelt. Das Atomgesetz fordert in Paragraph 7 (2a) fuer Kernspaltungsanlagen, dass auch bei Ereignissen, einschneidende Schutzmassnahmen ausserhalb des Anlagegelaendes (z.B. Evakuierung) nicht erforderlich werden. Diese Anforderung muss auch als Mindeststandard fuer Kernfusionsanlagen gelten. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist daher die Erfassung und Bewertung auslegungsueberschreitender Ereignisse bzw. Unfallablaeufe im derzeitigen Konzept des Fusionsreaktors ITER. Mit diesen Untersuchungen soll im Sinne des Atomgesetzes festgestellt werden, ob Ablaeufe ausgeschlossen werden koennen, die ausserhalb des Anlagengelaendes einschneidende Schutzmassnahmen erfordern wuerden. Es sollen dazu Abschaetzungen auf der Grundlage vorliegender technischer Informationen und frueheren Untersuchungen zu NET/ITER vorgenommen werden.
Das Projekt "Transport- und Umsetzungsmechanismen von Tritium-Verbindungen in der Umwelt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Niedersächsisches Institut für Radioökologie an der Universität Hannover durchgeführt. 1. Experimentelle Untersuchungen zum Austausch und zur Translokation von HTO/HT/ODT im System Atmosphaere/Boden. Tritiierter Wasserstoff (HT) und tritiiertes Wasser (HTO) sind die wichtigsten Tritiumverbindungen, die mit der Abluft aus Kernreaktoren und zukuenftigen Fusionsreaktoren sowie aus Anlagen ihrer Brennstoffkreislaeufe freigesetzt werden. Die Untersuchungen im Rahmen von internationalen Freilandexperimenten beziehen sich auf die wichtigsten Tritiumprozesse im System Atmosphaere-Boden: Ausbreitung der HT/HTO-Abluftfahne, Umsetzung von HT zu HTO im Kontakt mit Boden, Deposition von HTO am Boden und Diffusion, Reemission von HTO in die Atmosphaere. Einzelprozesse werden zusaetzlich unter kontrollierten Bedingungen in Bodensaeulenexperimenten untersucht, um den Einfluss der wichtigsten Parameter zu bestimmen: HT- und HTO-Disposition am Boden; HTO-Reemission vom Boden. Die Untersuchungen dienen der Erstellung von mathematischen Modellen und der Spezifikation geeigneter Eingangsparameter.
Das Projekt "Fusionsexperiment WENDELSTEIN 7-X" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik durchgeführt. Ziel der Kernfusionsforschung ist es, die Energieproduktion der Sonne auf der Erde nachzuvollziehen: Ein Fusionskraftwerk soll Energie aus der Verschmelzung (Fusion) von Atomkernen gewinnen. Brennstoff ist ein duennes ionisiertes Gas, ein sogenanntes 'Plasma' aus den Wasserstoffsorten Deuterium und Tritium. Zum Zuenden des Fusionsfeuers muss das Plasma in Magnetfeldern eingeschlossen und auf hohe Temperaturen ueber 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. In Fusionsexperimenten vom Typ 'Stellarator' wird das Plasma durch Magnetfelder eingeschlossen, die durch Magnetspulen ausserhalb des Plasmabereichs erzeugt werden. Weltweit sind die meisten der heute betriebenen Fusionsexperimente dagegen vom Typ 'Tokamak', die einen Teil des Feldes durch einen starken, im Plasma fliessenden elektrischen Strom herstellen. Das Stellaratorprinzip laesst jedoch gerade dort Staerken erwarten, wo die Tokamaks Schwaechen zeigen. Zum Beispiel sind Stellaratoren fuer Dauerbetrieb geeignet, waehrend Tokamaks ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen nur pulsweise arbeiten. Stellaratoren koennten also die vorteilhaftere Loesung fuer ein Fusionskraftwerk sein. Kernstueck des Experimentes ist das Spulensystem aus 50 nicht-ebenen und supraleitenden Magnetspulen. Mit ihrer Hilfe soll WENDELSTEIN 7-X die wesentliche Stellaratoreigenschaft zeigen, den Dauerbetrieb. Der erzeugte Magnetfeldkaefig soll ein Plasma einschliessen, das mit Temperaturen bis 50 Millionen Grad ueberzeugende Schluesse auf die Kraftwerkseigenschaften der Stellaratoren ermoeglicht, ohne ein bereits energielieferndes Fusionsplasma herzustellen. Da sich die Eigenschaften eines gezuendeten Plasmas vom Tokamak zum grossen Teil auf Stellaratoren uebertragen lassen, kann das Experiment mit grosser Kostenersparnis auf den Einsatz des radioaktiven Fusionsbrennstoffes Tritium verzichten.
Das Projekt "Strahlenschaeden in Reaktorstrukturmaterialien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Fachgebiet Energietechnik und Reaktoranlagen durchgeführt. Hohe Neutronenfluesse, die im Inneren von Schnellen Bruetern oder an der ersten Wand der projektierten Fusionsreaktoren auftreten, fuehren zu Strahlenschaeden, von denen das Volumenschwellen, bedingt durch Porenbildung im Material, von hoher Bedeutung fuer die Sicherheit und Rentabilitaet bestimmter Reaktorkonzeptionen ist. In nahezu allen Staaten, die sich mit Kernenergie beschaeftigen, versucht man deshalb, die zur Porenbildung fuehrenden Prozesse besser zu verstehen und schwellresistente Materialien zu entwickeln. Als eine geeignete Untersuchungsmethode hierfuer erwies sich die Simulation von Neutronenschaeden mit hochenergetischen schweren Ionen. Damit ist es moeglich, innerhalb einiger Minuten bis Stunden Strahlenschaeden zu erzeugen, wie sie im Reaktor erst nach Jahren auftreten. Neue Experimente ueber Diffusionsvorgaenge und das Verhalten von Ausscheidungen in NiCrAl-Legierungen bei Schwerionenbestrahlung sind in Vorbereitung. Dazu wurde ein neuer Targethalter konzipiert und gebaut, der schnelle Aufheiz- und Abkuehlvorgaenge erlaubt. Hierdurch werden unerwuenschte Ausheileffekte vermieden. Zur Untersuchung der Materialien wurde ein 100kV-Elektronenmikroskop installiert.
Das Projekt "Fusionsexperiment ASDEX Upgrade" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik durchgeführt. Das Experiment soll Kernfragen der Fusionsforschung unter Fusionsanlage kraftwerksaehnlichen Bedingungen untersuchen. Dazu sind wesentliche Plasmaeigenschaften, vor allem die Plasmadichte, der Plasmadruck und die Belastung der Waende, den Verhaeltnissen in einem spaeteren Fusionskraftwerk angepasst. Eines der wesentlichen Probleme ergibt sich aus der Wechselwirkung zwischen dem heissen Brennstoff und den umgebenden Waenden. Dabei wird einerseits die Wand der Plasmakammer beschaedigt und andererseits das Plasma unerwuenscht verunreinigt. Um dem entgegenzuwirken, untersucht ASDEX Upgrade eine spezielle Magnetfeldanordnung, einen Divertor. Der Divertor lenkt die aeussere Randschicht des Plasmas auf Prallplatten ab. Die Plasmateilchen treffen dort abgekuehlt und vom heissen Zentrum entfernt auf und werden abgepumpt. Auf diese Weise werden auch stoerende Verunreinigungen aus dem Plasma entfernt, zugleich wird die Wand des Plasmagefaesses geschont und eine gute Waermeisolation des Brennstoffes erreicht. Die durch den Divertor moegliche Modellierung des Plasmarandes erlaubt es damit, die zentralen plasmaphysikalischen Problemfelder -Plasmareinheit, Plasmaeinschluss und Plasma-Wand-Wechselwirkung - guenstig zu beeinflussen. Seit April 1997 ist ein verbesserter Divertor in Betrieb, der auf der Basis der bisherigen Experimente und numerischer Modellierungen entworfen wurde. Der neue Divertor II besitzt vertikale Prallplatten, die die auftreffende Leistung besser verteilen und die Plasmateilchen auch staerker in das Plasma zurueck reflektieren. Damit erarbeitet ASDEX Upgrade wesentliche Kenntnisse fuer den naechsten Schritt auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk - den Testreaktor ITER, der erstmals ein gezuendetes Plasma realisieren soll. Die an ASDEX Upgrade beobachtete starke Kopplung des Plasmainneren mit den Bedingungen am Plasmarand macht es auch moeglich, das Plasmazentrum vom Rand her zu optimieren und den Einschluss zu verbessern. Zusaetzlich wird untersucht, inwieweit Betriebsweisen, bei denen das Profil des Plasmastroms beeinflusst wird ('advanced tokamak'), mit dem Divertor vertraeglich sind. Hierzu wird mit Hochfrequenzwellen oder Teilcheneinschuss ein zusaetzlicher Plasmastrom erzeugt. Je nach Stromprofil kann eine Transportbarriere entstehen die die Plasmaverluste nach aussen stark verringert und die Werte im Plasmazentrum verbessert. ASDEX Upgrade wird versuchen, solche Bedingungen im Divertorbetrieb erstmals quasi stationaer (d.h. fuer einige Sekunden) zu erzeugen.
Das Projekt "Verfolgung sicherheitstechnischer Fragestellungen von Fusionsanlagen zur Erzeugung elektrischer Energie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Verfolgung aktueller Entwicklungen auf dem Gebiet der Fusionstechnologie und die Identifikation sicherheitstechnischer Fragestellungen. Folgende Arbeiten sind im Rahmen des Vorhabens vorgesehen: - Darstellung derzeit verfolgter Konzepte zu Fusionsanlagen - Darstellung der sicherheitsrelevanten Systeme am Beispiel von ITER und aktuellen Diskussionen zu EU-DEMO - Zusammenstellung möglicher Störfallszenarien von Fusionsanlagen - Quelltermabschätzung bei Stör- und Unfällen (neben Tritium Berücksichtigung von radioaktivem Staub im Vakuumgefäß und aktivierten Korrosionsprodukten), sowie Freisetzungen von Tritium im Normalbetrieb aufgrund dessen hoher Permeabilität. - Einschätzung und Einordnung des Gefährdungspotentials von Fusionsanlagen und Diskussion zu den Auswirkungen auf den regulatorischen Rahmen. Das beschriebene Vorhaben baut auf Erkenntnissen aus bereits abgeschlossenen und zum Teil laufenden Vorhaben auf. Insbesondere soll der im Rahmen des Vorhabens 3611R01353 erhobene Sachstand aktualisiert werden, in dessen Rahmen die damaligen Projektpartnern IPP, KIT, Öko-Institut e.V. und GRS eine Literaturstudie zum Thema Sicherheit von Fusionskraftwerken hinsichtlich nuklearer Stör- und Unfälle durchführten.
Das Projekt "Fusionsexperiment WENDELSTEIN 7-AS" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik durchgeführt. Ziele von WENDELSTEIN 7-AS sind: - Untersuchung eines nettostromfreien Plasmas, - Aufheizen des Plasmas mit verschiedenen Heizmethoden, - Demonstration des verbesserten Gleichgewichts- und Transportverhaltens als Wirkung der verbesserten Magnetfeldstruktur, - Untersuchung der Stabilitaetsgrenzen des Plasmas. Bisherige Ergebnisse: Das Experiment wies nach, dass das neuartige Spulensystem technisch moeglich sowie fertigungsgenau und kosteneffektiv herzustellen ist. In seinen bisher 43000 Plasma-Entladungen hat WENDELSTEIN 7-AS alle Stellaratorrekorde gebrochen: Es wurden bei unterschiedlicher Experimentfuehrung Temperaturen der Plasmaelektronen bis zu 60 Millionen Grad, der Ionen von 16 Millionen Grad erreicht sowie Energieeinschlusszeiten bis zu 50 Millisekunden und bereits reaktorgleiche Plasmadichten von 3x10 E20 Teilchen pro Kubikmeter. Dies uebersteigt deutlich die Dichten, die in Tokamaks vergleichbarer Groesse erzielbar sind, wo Strominstabilitaeten einschraenkend wirken. Ausserdem bestaetigte sich bereits ein Teil der benutzten Optimierungskriterien: Die unerwuenschte Verschiebung der Plasmasaeule im Gefaess bei ansteigendem Plasmadruck ist verglichen mit einem konventionellen Stellarator - in WENDELSTEIN 7-AS deutlich reduziert. Der geplante Nachfolger, die vollstaendig optimierte Anlage WENDELSTEIN 7-X soll nun die Kraftwerkstauglichkeit der neuen Stellaratoren zeigen. Zusaetzlich extrapolieren Systemstudien zur Vorbereitung eines Fusionskraftwerks vom Typ Stellarator das Einschlusskonzept von WENDELSTEIN 7-X auf Kraftwerksbedingungen.
Das Projekt "Kupfer-Keramik-Verbundwerkstoffe mit Durchdringungsstruktur (CuSiC)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Aalen, Hochschule für Technik und Wirtschaft, Institut für Materialforschung durchgeführt. Das Vorhaben befasst sich mit neuen Metall-Keramik-Verbundwerkstoffen für die Langzeitanwendung als leistungsfähige Wärmeleiter im Bereich Leistungselektronik und Fusionsreaktortechnik. Ziel des Vorhabens ist die Erforschung von neuen thermisch hochleitfähigen Kupfer-Keramik-Verbund-Werkstoffen mit Durchdringungsstruktur. Dabei sollen speziell angepasste Prüftechniken zur Ermittlung der thermozyklischen Degradation eingesetzt werden. Zunächst soll sich das Vorhaben auf Kuper-Aluminiumoxid-Verbundwerkstoffe konzentrieren, die an der HTW Aalen bereits in kleinen Mengen erfolgreich hergestellt werden konnten. Mittels verbesserter Anlagentechnik sollen diese dort in größerem Umfang und in reproduzierbarer Qualität hergestellt werden. Am KIT werden dort etablierte Charakterisierungsmethoden eingesetzt, um an Miniaturproben mit Abmessungen im Bereich von 5 bis 50 mm das Schädigungsverhalten unter thermozyklischer Beanspruchung zu erforschen. Im Fokus steht insbesondere die Wechselwirkung zwischen mechanischen und thermophysikalischen Eigenschaften. Parallel hierzu sollen an der HTW Aalen Kupfer-Siliziumkarbid-Verbundwerkstoffe mit Durchdringungsgefüge entwickelt und hergestellt werden, die wegen der höheren Wärmeleitfähigkeit von Siliziumkarbid ein noch attraktiveres Verbundverhalten versprechen. Auch diese Werkstoffe sollen hinsichtlich der Prozess-Gefüge-Eigenschaftsbeziehungen untersucht werden.
Das Projekt "Die gesellschaftliche Bewertung zukunftsweisender Energieszenarien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Akademie für Technikfolgenabschätzung in Baden-Württemberg durchgeführt. In Industrienationen beduerfen energiepolitische Massnahmen und ihre technische Umsetzung typischerweise langer Vorlaufzeiten. In dieser Situation soll das Forschungsprojekt fruehzeitig entscheidungs- und handlungsrelevante Informationen bereitstellen: Erstens gilt es, realistische Szenarien ueber zukuenftigen Energieverbrauch und Energiequellen zu ermitteln. Zweitens sollen anhand mehrerer Fokusgruppen mit Laien und Experten untersucht werden, welche Gesichtspunkte, Argumente und Kontroversen bei der Wahrnehmung, Kommunikation und Bewertung der einzelnen Energieszenarien eine Rolle spielen. Neben Aspekten der technischen Realisierbarkeit, der Wirtschaftlichkeit, der Umwelt- und Sozialvertraeglichkeit soll vor allem auch geklaert werden, welchen Beitrag die Kernfusion zur Bewaeltigung der kuenftigen Energieversorgung leisten und inwieweit gesellschaftliche Akzeptanz dafuer vorausgesetzt werden koennte. Anfertigen von Expertisen ueber zukuenftigen Energieverbrauch, die Verfolgbarkeit regenerationsfaehiger und nicht regenerierbarer Rohstoffquellen und erwartbare technologische Innovationen. Ausarbeitung mehrerer realistischer Energieszenarien auf der Basis der gewonnenen Expertisen. Planung, Durchfuehrung und Auswertung von Fokusgruppen mit Laien und Experten. Bewertung verschiedener Energieszenarien fuer das Jahr 2050; Einschaetzung der Stromerzeugung durch Fusionskraftwerke. Vorgehensweise: Dreistufiges Projektdesign: Erstellen von Energieszenarien; Informationsinput in Form zweier Expertenstatements zum Thema Fusionsenergie (pro/contra); Datenerhebung mit der sozialwissenschaftlichen Methode 'Fokusgruppe'. Untersuchungsdesign: Querschnitt.
Das Projekt "Konzeptionelle und konstruktive Vorarbeiten zur Entwicklung fortgeschrittener Mikrowellen-Heizsysteme für die kontrollierte Kernfusion unter Beteiligung von KMUs" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften, Max-Planck-Institut für Plasmaphysik durchgeführt. Die Erforschung stationärer Plasmazustände ist zur Vorbereitung eines künftigen Fusionskraftwerkes von großer Bedeutung. Fusionsanlagen der nächsten Generation benötigen deshalb stationäre, also mit supraleitenden Spulen erzeugte Magnetfelder, kontinuierlich arbeitende Heizsysteme und stationäre Energie- und Teilchenkontrolle. Unter den verschiedenen Heizverfahren bietet die Mikrowellenheizung besonders attraktive physikalische und technologische Eigenschaften. Die derzeit leistungsstärkste für Dauerbetrieb ausgelegte Anlage entsteht am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald für den Stellarator Wendelstein 7-X.