ITER – Nuklear-Zylinder
Pionierarbeit im Extrembereich
Wie KONSTANDIN die Fusionsforschung bei ITER unterstützt und Schlüsselkomponenten entwickelt und liefert
Das ITER-Forschungsprojekt ist eines der weltweit größten wissenschaftlichen Vorhaben im Bereich der Kernfusionsforschung. Das Ziel von ITER ist es, die Machbarkeit der Kernfusion als saubere, emissionsfreie und nahezu unerschöpfliche Energiequelle nachzuweisen. Indem Wasserstoffkerne miteinander verschmelzen, soll erstmals mehr Energie erzeugt werden, als für die Aufrechterhaltung der Reaktion notwendig ist – ein entscheidender Schritt in Richtung kommerzieller Fusionskraftwerke. Die Anlage ist darauf ausgelegt, eine Fusionsleistung von 500 Megawatt zu erbringen.
Getragen wird das Mammutprojekt von 35 Nationen, darunter China, die Europäische Union, Indien, Japan, Russland, Südkorea und die USA. Die historische Initiative geht auf das Jahr 1985 zurück, als US-Präsident Ronald Reagan und der sowjetische Staatschef Michail Gorbatschow die Zusammenarbeit beschlossen. Derzeit befindet sich die Anlage in Südfrankreich im Bau; die Inbetriebnahme ist für das Jahr 2034 geplant.
Energie – Unsere gesamte Existenz baut darauf auf ..
In der heutigen Zeit ist Energie vor allem die Grundlage für Wohlstand, Mobilität und technologischen Fortschritt. Sie hat sich zu einem der zentralsten Themen unserer Gesellschaft, Wirtschaft und unseres persönlichen Lebens gewandelt. Da fossile Ressourcen schwinden und geopolitische Krisen die Versorgung bedrohen, werden nachhaltige Alternativen auf dem Energiesektor immer wichtiger – sie sind der Schlüssel zu echter Unabhängigkeit und Zukunftsfähigkeit. Energie ist eine strategische Ressource, die politische Abhängigkeiten bestimmt und den Wandel in immer neue Richtungen vorantreibt. Ohne die entschlossene Wende hin zu regenerativen Quellen droht diese Versorgung wegzubrechen, was zum sofortigen Systemzusammenbruch führen würde – ein totaler Stillstand im Dunkeln.
KONSTANDIN Nuklear-Zylinder
ITER Kernreaktor
Das Herzstück
Ein Reaktor, der mehr Energie produziert
als er benötigt. Ein großer Elektromagnet ist das Herzstück des ITER Tokamak. Er steuert den Plasmastrom während des Betriebes. Die Temperatur im Plasmastrom wird bis zu 150 Millionen Grad betragen. Der Tokamak wird 30 Meter hoch sein und 23.000 Tonnen wiegen. Er besteht aus über einer Million Einzelteilen.
Partnerschaft seit 2008
KONSTANDIN ist stolz darauf, Teil des weltweit größten Forschungsprojekts im Energiesektor zu sein. Das für die Kernfusion erforderliche Hochvakuum wird durch acht Kryopumpen erzeugt. Für diese entwickelte, produzierte und lieferte KONSTANDIN acht Edelstahlzylinder mit extremen Leichtlauf-Eigenschaften sowie die dazugehörigen acht Steuerkästen. Dieses System steuert präzise das Öffnen und Schließen der Pumpenklappen. Die besonderen Herausforderungen lagen in den extremen Umgebungsbedingungen: Gefordert war eine absolute Beständigkeit gegen Hitze, Magnetfelder, Strahlung und Vibrationen. Zudem erfordern die großen Pumpen-Einlassventile mit einem Durchmesser von fast einem Meter eine Regelgenauigkeit von exakt einem Millimeter.
Erneutes Vertrauen in die Engineering-Kompetenz von KONSTANDIN
In der Tokamak-Vakuumkammer schließen extrem starke Magnetfelder ein 150 Millionen Grad heißes Plasma in einem ringförmigen Torus ein. Für diese hochentwickelte Umgebung kam ITER erneut auf KONSTANDIN zu: Gefragt war ein Zylinder, der den extremen radioaktiven Bedingungen im Herzen des Reaktors standhält und absolut zuverlässig funktioniert. Die Komponente ist an der Außenseite der Kammer angebracht und steuert das Öffnen und Schließen einer Klappe. Durch diese wird ein Endoskop in das Innere eingeführt, um wichtige Messwerte präzise zu erfassen.
Herausforderung
Eine radioaktive Umgebung, extreme Magnetfelder, hohe Temperaturen und eine geforderte Ausfallquote von 0 % definierten den anspruchsvollen Rahmen dieses Projekts. Aufgrund der Sicherheitsvorgaben war die Verwendung von Fluor und anderen Halogenen strikt untersagt, um im Brandfall die Entstehung hochgiftiger Flusssäure auszuschließen. Auch an den Edelstahl wurden höchste Anforderungen gestellt: Der Cobalt-Gehalt durfte maximal 0,05 % betragen, da das Material einer permanenten Neutronenstrahlung, einer Dauertemperatur von +230 °C und einem Magnetfeld von etwa 0,3 Tesla standhalten muss. Die vorgegebene Lebensdauer liegt bei 30.000 Hüben (ca. 10 Hübe pro Tag).
Die größte Hürde bei der Werkstoffentwicklung für sämtliche Komponenten war die Dauertemperatur von +230 °C in Kombination mit dem Halogenverbot. Herkömmliche Hochtemperaturdichtungen und -schmierstoffe für Bereiche über +200 °C (wie FKM, FFKM, PTFE oder PFPE) basieren üblicherweise auf Fluorverbindungen und schieden daher komplett aus.
Die Lösung: Ein Meisterwerk der Werkstofftechnik
Der von KONSTANDIN entwickelte und produzierte Nuklear-Hochtemperatur-Zylinder ist ein Hightech-Bauteil, das extremen Temperaturen bis +230 °C problemlos standhält und für den dauerhaften Einsatz in nuklearen Umgebungen optimiert ist.
Für das maßgeschneiderte Dichtungssystem kommen Komponenten aus dem Hochleistungskunststoff PEEK zum Einsatz. Dies brachte die nächste technologische Herausforderung mit sich: Da PEEK ein sehr harter Werkstoff ist, mussten extrem enge Fertigungstoleranzen realisiert werden. In Kombination mit einer speziell ausgelegten Dauerschmierung wird eine permanente Leckagefreiheit garantiert. Als Schmierstoff kommt ein spezielles Nuklearfett zum Einsatz, das vollständig frei von Fluor und Schwermetallen ist. Nur so lassen sich die langfristige Dichtheit und die geforderte Standzeit des Zylinders sicherstellen.
Dieses anspruchsvolle Produkt innerhalb eines weltweit wegweisenden Großprojekts spiegelt die Kernkompetenzen von KONSTANDIN perfekt wider: Innovation, Flexibilität, absolute Zuverlässigkeit und höchste Qualität bestimmen unsere Performance.
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