ITER ist das Kürzel für „Internationaler Thermonuklearer-Experimental-Reaktor“. Das Projekt soll zeigen, wie sich über Kernfusion großtechnisch Energie gewinnen lässt. Ein Konsortium baut hierzu einen Forschungsreaktor. Die deutsche Wieland-Gruppe liefert das Vormaterial für die Supraleiter-Kabel.
20.04.2009 - Wenn der 10-Milliarden-Euro-Reaktor ITER erstmals Energie im großen Rahmen produzieren wird, darf man sich bei der Wieland-Werke AG auf die Schulter klopfen. Mit dem Vormaterial für die eingesetzten Supraleiter-Kabel liefert das Unternehmen die Basis dafür, dass der Strom nahezu ohne Widerstand fließt und Fusionsreaktoren sich – vorläufig theoretisch – wirtschaftlich betreiben lassen. Zentrales Bauteil zur Beschleunigung der zu fusionierenden Teilchen ist dabei ein starker Magnet aus supraleitenden Kabeln. Die Ulmer Unternehmensgruppe setzt mit ihren Hochleistungs-Werkstoffen aus Kupferlegierungen und dem Sprühkompaktieren als speziellem Herstellverfahren einen Teil des technischen Fundaments dieses Projektes.
Bei der Kernfusions-Technologie werden die in der Sonne ablaufenden Umwandlungsprozesse nachgebildet. Ein Kernfusionskraftwerk, das mit Wasserstoff betrieben wird, produziert im Vergleich zu herkömmlichen Atomkraftwerken größere Energiemengen. Dies geschieht bei weit höherer Anlagensicherheit und nahezu ohne radioaktiven Abfall. Die Energie wird dabei gewonnen über das kontrollierte Verschmelzen von Wasserstoffatomkernen, die mit hoher Geschwindigkeit aufeinander geschossen werden.
Für deren Beschleunigung werden extrem starke Magnetfelder benötigt, wie sie sich derzeit ausschließlich mit supraleitenden Kabeln erzeugen lassen. Als Supraleiter werden die Elemente Niob und Zinn in Form der Legierung Nb3Sn verwendet, die über die sogenannte Bronze-Route, hergestellt sind – einem langwierigen und komplexen Verfahren, bei dem das Material umgeformt wird.
Zunächst wird je ein mehrere Millimeter dicker Niobstab in ein Profilrohr aus Zinnbronze gesteckt. Im Anschluss wird diese Kombination vielfach gebündelt, warm gepresst und mit Zwischenglühungen kalt gezogen. Die Herstellungsmethode stellt extrem hohe Anforderungen an die Homogenität und Umformbarkeit der Bronze.
Sprühkompaktierte Wieland-Bronzen für Supraleiter
Wieland verwendet zur Herstellung dieser speziellen Bronzen die Technik des Sprühkompaktierens. Dabei wird eine Metallschmelze mit Hilfe eines Gases zu sehr feinem Tropfennebel zerstäubt. Vor der vollständigen Erstarrung kompaktieren die Tropfen. Die schnelle Abkühlung findet in einem sehr kleinen Volumen statt und macht somit unerwünschte Entmischungsvorgänge nahezu unmöglich. Der entscheidende Vorteil der spühkompaktierten Wieland-Bronzen ist, dass ihr Gefüge homogen und feinkörnig ist und eine optimierte Ausscheidungsstruktur aufweist.
Supraleiter-Bauteile, die auf der Basis solchen Sprühkompaktierens hergestellt werden, finden beim ITER-Projekt von Beginn an Anwendung. Im Einzelnen werden die Werkstoffe Wieland-BD3 (CuSn14.5Ti), Wieland-BC1 (CuSn15.5Ti) und Wieland-BD9 (CuSn16Ti) eingesetzt.
