Europa liefert die letzten Komponenten für die Testung des Systems, das das ITER-Plasma auf 150 Millionen °C erhitzen wird.

Europa hat die letzten beiden Hauptkomponenten für MITICA geliefert, den Prototypen im Maßstab 1:1 des Systems, das die Technologie testen wird, die für die Plasmaerwärmung im experimentellen Fusionsreaktor ITER verwendet wird. Die Komponenten sind im Neutral Beam Test Facility in Padua, im Norden Italiens, angekommen, wo ein Injector gebaut wird, der die notwendige Technologie zur Erreichung der Fusions Temperaturen vorbereiten kann.

Kurz gesagt

MITICA ist der Prototyp im Maßstab 1:1 der neutralen Teilcheninjektoren, die bei ITER verwendet werden. Die ITER-Injektoren werden zur Erwärmung des Plasmas auf etwa 150 Millionen °C beitragen. Jeder Injector wird 16,5 MW liefern, indem er hochgeschwindigkeitsneutralisierte Teilchen in das Plasma sendet. Fusion for Energy hat die letzten beiden Hauptkomponenten geliefert: die Strahlquelle und das Kalorimeter. Die Installation der Strahlquelle und der Strahlleitung wird für das nächste Jahr erwartet.

MITICA, eine Abkürzung für Megavolt ITER Test Injector and Concept Advancement, wurde entwickelt, um eine wesentliche Technologie des zukünftigen ITER-Reaktors zu demonstrieren: die Einspeisung von hochenergetischen neutralen Teilchen in das Plasma. Das Plasma muss auf extreme Temperaturen von etwa 150 Millionen °C erhitzt werden, damit die Atome fusionieren können.

Die Technologie der neutralen Teilcheninjektoren ist nicht ganz neu, aber die Größe und Leistung, die für ITER erforderlich sind, sind ohne Präzedenzfall. Die ITER-Injektoren müssen jeweils 16,5 MW Energie liefern, indem sie hochgeschwindigkeitsneutralisierte Teilchen in das Plasma einspeisen. Um das technische Risiko zu verringern, haben Europa, Japan, die ITER-Organisation und das Consorzio RFX MITICA als Demonstrator gebaut, bevor das System bei ITER eingesetzt wird.

Fusion for Energy, die europäische Agentur, die für den EU-Beitrag zu ITER verantwortlich ist, hat den Großteil der Komponenten für MITICA übernommen. Dazu gehören die Strahlquelle, die Strahlleitung, die elektrische Versorgung und die Kryopumpen.

Die erste der letzten beiden gelieferten Komponenten ist die Strahlquelle. Diese wurde von ALSYMEX in Tarbes, Frankreich, montiert und getestet und dann auf der Straße zur Testeinrichtung in Padua transportiert. Nach der Ankunft hat die Komponente die Helium-Dichtheitstests bestanden, was bestätigt, dass sie bereit ist, im Vakuum zu arbeiten.

Die zweite gelieferte Komponente ist das Kalorimeter. Dieses ist Teil der Strahlleitung von MITICA, zusammen mit dem Neutralisierer und dem Ionendump, die 2024 geliefert werden. Das Kalorimeter wurde in Zusammenarbeit von Fusion for Energy mit dem spanischen Konsortium AVS-Tecnalia hergestellt.

Die Rolle des Kalorimeters besteht darin, die Strahlleistung zu messen und den Durchgang zur Plasma zu ermöglichen, wenn die erforderlichen Parameter erreicht sind. Während der Tests von MITICA wird das Kalorimeter geschlossen bleiben, da es die extremen energetischen Lasten des Strahls aufnehmen muss. Zur Ableitung der Wärme enthält die Komponente ein Netzwerk von Kühlwasserleitungen.

Die Herstellung des Kalorimeters war schwierig, da die Geometrie des Teils sehr wenig Spielraum für Fehler ließ. Die spiralförmige Form der Rohre und die große Anzahl von Verbindungen erforderten einen präzisen und methodischen Schweißprozess. F4E berichtet, dass die Lieferanten die Rohrpakete mit spezialisierten Techniken geformt und montiert haben, und die Komponente hat die abschließenden Tests bestanden.

Eduard Bragulat, Technischer Offizier bei Fusion for Energy, sagte, dass die Teamarbeit zwischen F4E und AVS-Tecnalia ein komplexes Design in die Realität umgesetzt hat, indem die notwendigen Technologien produziert und integriert wurden. Er sagte, dass die Lieferanten technische Exzellenz demonstriert und konstant das Interesse am Projekt aufrechterhalten haben.

Mónica Iriarte, Projektmanagerin bei AVS, sagte, dass die Lieferung und die Vor-Ort-Tests des Kalorimeters einen wichtigen Meilenstein im Vertrag markieren. Sie wies darauf hin, dass das Projekt der Strahlleitung von MITICA die Fähigkeiten von AVS in der Planung und Herstellung von Technologien für die Fusion erheblich gestärkt hat und eine Grundlage für zukünftige Beiträge auf diesem Markt bietet.

Im Neutral Beam Test Facility überprüfen die Teams die letzten eingetroffenen Komponenten. Nach diesen Inspektionen werden sie für die Integration in MITICA vorbereitet. Das Consorzio RFX wird mit den Vorbereitungen für die Installation der Strahlquelle und der Strahlleitung beginnen, ein Schritt, der für das nächste Jahr erwartet wird.

Parallel dazu werden Fusion for Energy, die ITER-Organisation, das Consorzio RFX und AVS-Tecnalia an einem verbesserten Kalorimeter arbeiten, das später in der Hochleistungsbetriebsphase verwendet wird.

ITER ist das internationale Projekt, das testet, ob die Kernfusion eine Quelle für industrielle Energie werden kann. MITICA ist nicht der Reaktor selbst, sondern die Testeinrichtung für eine der Technologien, die den Reaktor möglich machen sollen: die Plasmaerwärmung durch neutrale Teilcheninjektoren.