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Schweißtechnik trifft Forschung Elektronenstrahlschweißen unterstützt Fusionsreaktorforschung

Autor / Redakteur: Stefanie Köhr / Peter Königsreuther

Am Mega-Projekt ITER arbeiten heute 35 Nationen, sagt pro-beam. Damit die Fusion funktioniert, braucht es schwerste Teile aus Sonderlegierungen, die man per Elektronenstrahltechnik von pro-beam schweißt.

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pro-beam GmbH & Co. KGaA
Ottemeier Werkzeug und Maschinentechnik GmbH
Der Fusionsreaktor ITER soll die Energieversorgung der Zukunft sichern. Er fungiert dann quasi als künstliche Sonne. Spezielle Chrom-Nickel-Stähle gehören zu den für die einwandfreie Funktion nötigen Werkstoffe. Um tonnenschwere Teile aus diesen Materialien sicher zu schweißen, setzt man auf das Elektronenstrahlschweiß-Know-how von pro-beam aus Gilching.
Der Fusionsreaktor ITER soll die Energieversorgung der Zukunft sichern. Er fungiert dann quasi als künstliche Sonne. Spezielle Chrom-Nickel-Stähle gehören zu den für die einwandfreie Funktion nötigen Werkstoffe. Um tonnenschwere Teile aus diesen Materialien sicher zu schweißen, setzt man auf das Elektronenstrahlschweiß-Know-how von pro-beam aus Gilching.
(Bild: ITER-Organization)

Aktuell leben 7,6 Milliarden Menschen auf der Erde. Für das Ende des Jahrhunderts sind 11 Milliarden Erdenbewohner vorhergesagt. Mit der Zunahme der Weltbevölkerung steigt auch der tägliche Energieverbrauch. Das Forschungsprojekt, das am ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) im südfranzösischen Cadarache derzeit errichtet wird, soll der Menschheit den Weg zu einer klimafreundlichen, effizienten und ungefährlichen Energiequelle ebnen. Die Technologie des Elektronenstrahls spielt im Rahmen des Experiments eine tragende Rolle.

Die Hitze der Sonne einfangen

Am Mega-Projekt ITER arbeiten heute 35 Nationen, darunter Europa, Russland, die USA und China. Das Magnetfusionsgerät soll die Machbarkeit der Fusion als großflächige und kohlenstofffreie Energiequelle auf unserem Planeten beweisen und das Prinzip der Sonne imitieren. Kernbestandteil des internationalen Experimentalkraftwerks ist ein gigantischer Donut-förmiger Reaktor: Dieser beinhaltet einen circa 8000 t schweren Vakuumkessel aus Chrom-Nickel-Stahl, eine spezielle Anfertigung mit einer eigens für ITER spezifizierten Güte. Darin wird ein starkes Magnetfeld zukünftig 1 g Deuterium-Tritium-Gas auf engen Schraubenbahnen halten. Dieses Gas wird auf 150 Mio. °C erhitzt und in den Plasmazustand gebracht. Das Plasma ist dadurch heißer als die Sonne selbst, wodurch deren Prinzip des Energieausstoßes nachgebildet werden kann.

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Neuland für das Elektronenstrahlschweißen

Um den in Zukunft vorherrschenden Kräften Stand halten zu können, wurden fünf der neun Sektoren des Kessels mit der Technologie des Elektronenstrahls von pro-beam geschweißt. „Noch nie zuvor wurde der Elektronenstrahl im nuklearen Druckbehälterbau eingesetzt. Dementsprechend viel Überzeugungsarbeit mussten wir vor zwanzig Jahren leisten, als wir unsere Technologie als geeignetste Lösung für die geplanten Schweißaufgaben vorstellten. Zudem musste sogar das französische Nuklear-Regelwerk RCC-MR extra an den Elektronenstrahl angepasst werden“, erklärt Dr. Thorsten Löwer, CTO bei der pro-beam Gruppe. Im Jahr 2001 integrierte Fusion for Energy den deutschen Spezialisten in die Entwicklung der Fertigungsstrategie. Denn die positiven Eigenschaften der Technologie überzeugten die Entscheider. Zudem verfügt pro-beam über die größte zivile Schweißanlage weltweit und war damit in der Lage, auch die maschinelle Grundlage für die bis zu 12 m hohen und 5 m weiten Komponenten zur Verfügung zu stellen.

Die Schweißanlage beeinflusste die Entwicklung der verschiedenen Sektoren enorm. Nach zahlreichen Machbarkeitsstudien und Probeschweißungen an Versuchsteilen für verschiedene Komponenten der Anlage, konnten im Jahr 2017 die finalen Schweißungen des Kessels gestartet werden.

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