• 13/03/2013

Wolfraam in fusiereactor houdt minder tritium vast bij hogere temperatuur

Vanwege efficiëntie en veiligheid mag er op elk moment maar 700g tritium in de hele kernfusiereactor aanwezig zijn, inclusief in de wand van de reactoruitlaat.

Trefwoorden: #iter, #kernfusie, #wolfraam

Lees verder

research

ENGINEERINGNET -- Door neutronenschade kan het wandmateriaal (wolfraam) van toekomstige fusiereactoren zoals ITER, de kostbare fusiebrandstof tritium opslorpen.

Promovenda Rianne 't Hoen van het Nederlandse FOM-instituut DIFFER, echter, ontdekte dat deze extra tritiumopname met 50 tot 80 procent afneemt bij hogere wandtemperaturen.

Het metaal wolfraam is het belangrijkste kandidaat-materiaal voor de uitlaat van ITER, de internationale fusiereactor in aanbouw in Zuid-Frankrijk. In het hart van die kernfusiereactor smelten de waterstofisotopen deuterium en tritium op hoge temperatuur samen tot helium en een neutron, waarbij veel energie vrijkomt. Het helium wordt afgevoerd via de uitlaat, de enige plaats waar het hete plasma direct in contact komt met de reactorwand.

Maar: de neutronen slaan gaten in het atoomrooster van wolfraam. De fusiebrandstoffen deuterium en tritium, beide zware isotopen van waterstof, zijn klein genoeg om zich in die gaten te nestelen. Vanwege efficiëntie en veiligheid mag er op elk moment maar 700g tritium in de hele reactor aanwezig zijn, inclusief in de reactorwand. Voor het succes van ITER is het dus belangrijk die wandopname zo laag mogelijk te houden.

Uit eerder onderzoek was al bekend dat de wandtemperatuur van onbeschadigd wolfraam invloed heeft op de tritiumopname. 't Hoen toonde aan dat ook de dichtheid van tritium in beschadigd wolfraam omlaag gebracht wordt bij hogere temperaturen.

"Hoe hoger de wandtemperatuur, hoe meer de wolfraamatomen in het metaal bewegen, zodat schade aan het atoomrooster hersteld wordt", denkt 't Hoen. Daardoor wordt waterstof uit de gaten geduwd. "De waterstofisotopen zelf zijn ook mobieler bij een hogere temperatuur. Daardoor gaat er wel meer tritium de wand in en uit, maar daarvan blijven minder atomen vastzitten in een gat."


(KV)

Figuur Divertor - ITER.org | ITER-reactor - Eric Verdult / Kennis in Beeld: ITER divertor: de uitlaat onderin het reactorvat van ITER komt direct in contact met het hete plasma in de fusiereactor.