Entwicklung und Test von Prototypkomponenten für die ITER Bolometerdiagnostik

Die internationale Fusionsforschungsanlage ITER wird in Cadarache/Frankreich aufgebaut. Ein wichtiger an ITER zu messender Parameter ist die vom Plasma abgegebene Strahlungsleistung. Sie kann mit Hilfe der Bolometerdiagnostik bestimmt werden. Die wichtigsten hierfür noch zu lösenden F&E-Aufgaben gliedern sich in die drei Teilbereiche Detektorentwicklung, Herstellung und Tests von Prototypen, sowie Entwicklung der Integration von Diagnostikkomponenten in das ITER-Gefäß. Im Rahmen eines vom BMBF geförderten Projekts wurden in enger Zusammenarbeit mit dem Institut für Mikromechanik in Mainz (jetzt Fraunhofer ICT-IMM) Prototypdetektoren entwickelt. Es zeigte sich, dass sie eine gute Empfindlichkeit besitzen und bereits erfolgreich an existierenden Fusionsanlagen eingesetzt werden können. Für die hohen Betriebstemperaturen von ITER haben sie eine noch zu geringe mechanische Stabilität. Um diese zu verbessern, wurden zwei Lösungskonzepte identifiziert. Weiterhin wurden alle wichtigen Komponenten einer Bolometerdiagnostik entwickelt und als Prototypen realisiert. Diese wurden in Testständen, die im Rahmen des Vorhabens konzipiert, aufgebaut und in Betrieb genommen wurden, getested und für den Einsatz an ITER weiterentwickelt. Die Entwicklung der Komponenten ist mit ausführlichen Finite-Elemente-Analysen begleitet worden. Analysen und Tests konnten gemeinsam die benötigten Ergebnisse erzielen. Dieses BMBF-Projekt hat es dem IPP und seinen Partnern ermöglicht, die vorhandenen Kompetenzen auszubauen, weiterzuentwickeln und nach Außen deutlich hervorzuheben. Aufgrund dieser Kompetenzen wurde der entsprechende Rahmenvertrag zur Entwicklung der ITER Bolometerdiagnostik seitens Fusion for Energy, der europäischen Organisation zur Vergabe der Forschungsaufträge an ITER, an das ITERBolo-Konsortium unter der Leitung des IPP vergeben, so dass es in den nächsten 4 Jahren die weitere Entwicklung der ITER Bolometerdiagnostik vorantreiben und wissenschaftlich auswerten kann.

The international fusion experiment ITER is being built in Cadarache/France. An important parameter to be measured is the plasma radiation, which can be determined by the bolometer diagnostic. The most important R&D tasks to be completed for the realisation of this diagnostic are the detector development, the manufacture and test of prototypes and the development of the diagnostic integration into the ITER vessel. Within a project funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) prototype detectors have been developed in close collaboration with the Institut für Mikromechanik in Mainz (now Fraunhofer ICT-IMM). They show a high sensitivity and could be applied successfully for measurements on existing fusion devices. However, for the high operating temperatures in ITER their mechanical stability is still insufficient. Two concepts for improving this have been identified. Furthermore, all relevant components of a bolometer diagnostic have been developed and prototypes manufactured. Test facilities have been designed, built and brought into operation as part of this project to test and improve the prototype components for the use in ITER. The development of the diagnostic components has been accompanied by intensive finite-element-analyses. The combination of analyses and tests was essential to achieve the required results. This BMBF-funded project allowed IPP and its partners to evolve its competences in the field of bolometer development and enhance their visibility within the fusion community. Because of their competences, the ITERBolo consortium lead by IPP has been awarded the framework partnership contract for the further development of the ITER bolometer diagnostic by Fusion for Energy, the European domestic agency responsible for the European ITER contributions. Thus, IPP can continue the bolometer development and further scientifically exploit these tasks.