Deutsche Wissenschaftler entwickeln neue Technologie für Fusionsreaktoren unter Verwendung von Wolfram
Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts und der Firma IoLiTec haben eine innovative Methode zur Verwendung von Wolfram in Fusionsreaktoren entwickelt, die die Herausforderungen seiner Knappheit und hohen Kosten adressiert.
Der Bau eines Fusionsreaktors ist im Grunde genommen der Versuch, eine kleine Sonne in einer künstlichen Kammer zu halten, in der die innere Wand extremen Temperaturen ausgesetzt ist, die jede Sekunde erreicht werden. Wolfram gilt als das ideale Material für diese Belastung, da es Temperaturen von über 3000 Grad Celsius standhält, während andere Metalle einfach verdampfen. Allerdings hat Wolfram auch seine Nachteile: Sein Vorkommen in der Erdkruste ist äußerst gering, es ist teuer und die Herstellung komplexer Teile aus diesem Material stellt eine echte Herausforderung für die Maschinen dar.
Angesichts dieser Schwierigkeiten haben deutsche Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut und der Firma IoLiTec beschlossen, das Problem der Wolframknappheit und seiner hohen Kosten aus einer neuen Perspektive anzugehen. Anstatt die Reaktorkomponenten vollständig aus Wolfram zu fertigen, begannen sie damit, eine dünne Schicht Wolfram auf einfachere und kostengünstigere Materialien aufzubringen. Klassische Galvanikmethoden lieferten jedoch nicht die gewünschten Ergebnisse: Bei dem Versuch, Wolfram aus herkömmlichen wässrigen Lösungen abzuscheiden, produzierte das System lediglich Wasserstoffblasen, während die Oberfläche nahezu sauber blieb.
Um dieses physikalische Hindernis zu überwinden, entwickelten die Forscher eine völlig neue Technologie, die auf wasserfreien Elektrolyten und ionischen Flüssigkeiten basiert. Sie entfernten praktisch das Wasser aus dem Prozess, was es dem reinen Metall ermöglichte, stabil auf dem Substrat abzuscheiden. Andreas Weibel vom Fraunhofer IPA betont die Bedeutung dieser Errungenschaft: „Es gab bisher keine Methode zur elektrochemischen Abscheidung von reinem Wolfram – weder in industriellen Werkstätten noch in den Wänden geschlossener Labore.“
Dank dieser neuen Technologie müssen Ingenieure nicht mehr unter der komplizierten mechanischen Bearbeitung von Wolfram leiden, dessen Vorkommen in der Erdkruste nur ein Millionstel beträgt. Jetzt können sie eine Schutzschicht auf einfacheren und kostengünstigeren Konstruktionsmaterialien „aufbauen“, was neue Möglichkeiten für den Bau von Fusionsreaktoren eröffnet.
Diese neue Methode ermöglicht eine vollständige Kontrolle über die Dicke und Gleichmäßigkeit der Schicht, was entscheidend für die Stabilität der Magnetfelder ist, die das heiße Plasma halten. Anstatt Milliarden von Dollar in den Bau von Reaktoren nur aus Eisen zu investieren, erhält die Industrie die Möglichkeit, skalierbare und wirtschaftlich tragfähige Energieblöcke zu schaffen, die über Jahre hinweg ohne Austausch der inneren Auskleidung betrieben werden können.