Kernfusionsforschung in Mecklenburg-Vorpommern

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Elsa Geiger
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1 Member of the Helmholtz Association Öffentliche Anhörung im Landtag Mecklenburg-Vorpommern Kernfusionsforschung in Mecklenburg-Vorpommern Sachverständiger Ulrich Samm, Forschungszentrum Jülich Schwerin, 27 März 2013

Drittmittel: ~ 160 Mio. Mitarbeiter/innen: 5.

2 Forschungszentrum Jülich Zahlen, Daten, Fakten Finanzen Personal Wiss. Output Budget: 480 Mio. Drittmittel: ~ 160 Mio. Mitarbeiter/innen: Gastwiss./Jahr aus > 45 Ländern Artikel/Jahr (1.400 ISI-gelistet) Folie 2

3 Energie und Umwelt Wie decken wir unseren Energiebedarf umweltfreundlich? Umweltverträgliche Kraftwerke Brennstoffzellen Photovoltaik Kernfusion Bodenforschung Pflanzenforschung Klimaforschung Nukleare Entsorgungsforschung 3

4 Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK) 795 Mitarbeiter/innen insgesamt (ca. 300 Wiss.) 675 Mitarbeiter/innen Energie (ca. 250 Wiss.) 200 Doktoranden (ca.) Graduiertenschule HITEC Folie 4

5 Tokamak TEXTOR 30 Jahre erfolgreicher Betrieb

5 m Plasmavolumen 30 m 3 7 m 3 Flansche 253 200 Masse 725 t 600 t Kalte Masse 425 t - nicht-planare Spulen 50 -

6 Beide Anlagen sind nicht-nuklear Nur Wasserstoff und Deuterium Betrieb Nur externe Heizung Wendelstein 7-X Textor Großer Radius 5.5 m 1.75 m Kleiner Radius 0.53 m 0.5 m Plasmavolumen 30 m 3 7 m 3 Flansche Masse 725 t 600 t Kalte Masse 425 t - nicht-planare Spulen 50 - planare Spulen Magnetfeld 3 T 3 T Gespeicherte Energie 600 MJ 200 MJ Heizleistung MW 9 MW Pulslänge 30 min 10 s Plasmadichte m m -3 Plasmatemperatur 3.5 kev 1.2 kev

7 ITER (Cadarache, F) Erste Demonstration eines brennenden Fusionsplasmas (D,T) 500 MW Fusionsleistung 8 Minuten Brenndauer Ziel: Entwicklung eines kontinuierlich arbeitenden Fusionsreaktors gemeinschaftliches Projekt von: Europa, Japan, Russland, USA, Korea, China, Indien

8 TEXTOR Plasma

9 TEXTOR Plasma Wärmeisolation (Einschlusss) Wandbelastung (Lebensdauer)

10 TEXTOR ( ) eine Erfolgsgeschichte Grundlegende Untersuchungen zur Plasma-Wand Wechselwirkung in Tokamaks (Erosion, Transport, Deposition) Erste Demonstration effizienter Heliumabfuhr Pionierarbeiten zur Wandkonditionierung (Beschichtungen) Realisierung des Konzepts der Energieabfuhr über Strahlungskühlung mit Hilfe von Edelgasen TEXTOR Plasma Entdeckung eines Regimes mit verbessertem Energieeinschluß durch die Beifügung von Verunreinigungen im Plasma Pionierarbeiten zur Plasmadiagnostik Test von Computermodellen für Fusionsmaschinen Dynamischer Ergodischer Divertor (DED) in TEXTOR

12 Strahlung und Strahlenschutz - 30 Jahre Erfahrungen mit TEXTOR Strahlungsquellen Neutronen (hauptsächlich bei Betrieb mit Zusatzheizung) Röntgenstrahlung (nur bei Plasmabetrieb) Gammastrahlung aktivierter Bauteile Tritium (Gefahrenpotential: Inkorporation bei Arbeiten im Gefäß) Strahlenschutzbereiche Überwachungsbereich außerhalb und in unmittelbarer Nähe der Betonabschirmung des TEXTOR Bunkers Grenze 5 msv / Jahr Ortsdosisleistung wegen geringer Aufenthaltswahrscheinlichkeit von Personen Kontrollbereich im Inneren des TEXTOR-Bunkers, hinter der Personenschleuse o Zugang gesperrt bei Plasmabetrieb o temporärer Kontrollbereich wenn Ortsdosisleistung > 2,5 µsv/h und < 25 µsv/h; dann Zutritt nur für beruflich strahlenexponierte Personen o freier Zugang (Normalfall) bei Ortsdosisleistung im Bunker < 2,5 µsv/h

13 Realität im TEXTOR Betrieb Dosismessungen an der Anlage Beispiel Jahresbilanz Äquivalentdosis 2012 Neutronen 0,6 msv Röntgenstrahlung 0,65 msv zu vergleichen mit Grenzwert von 5 msv Belastung der Menschen Dokumentierte Aufenthaltszeiten im Kontrollbereich in der Regel < 1h / Jahr Auswertung der zu tragenden amtlichen Filmdosimeter aller S-Personen ohne messbaren Dosiswert während der gesamten Betriebszeit von TEXTOR Tritium o Messung der Tritium-Konzentration in der Atemluft bei Flutung des Vakuumgefäßes o Inkorporationsmessung: repräsentative Ausscheidungsuntersuchungen, Urin, vor und nach der Arbeit alle Tritium-Messungen unter der Nachweisgrenze

14 Energieeinschluss in JET erlaubt Break-Even (Q=1) 16 MW Fusionsleistung in D-T Plasma bereits 1997 erzeugt Erzeugung von Hochtemperaturplasmen bis 400 Mill. Grad bereits möglich JET innen (mit Mensch) Joint European Torus

15 ITER-ähnliche Wand in JET Be first wall W divertor Joint European Torus Austausch aller Wandkomponenten mit Hilfe von Roboterarmen Hochentwickelte Technologie des remote handling

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