Basistechnologien für die Fusion – Modul B

IFuEL

Hocheffiziente Lasertechnologie für ein Trägheitsfusionskraftwerk kombiniert mit modernster HED-Analytik

Motivation

Zukünftige, trägheitsgetriebene Fusionskraftwerke benötigen Laser hoher Energie (> kJ), hoher Pulswiederholrate (> 10 Hz) bei gleichzeitig hoher Wallplug-Effizienz (> 10 %). Außerdem ist die Lasezerstörschwelle für Frequenzverdopplung und Transport des Laserstrahls zum Fusionskraftstoff unbekannt, wie auch die Stabilität der Reaktonrvand-Materialien, die den Reststoffen des Fusionskraftstoffs ausgesetzt sind.

Ziele und Vorgehen

Im Rahmen von IFuEL wird ein Yb:YLF basiertes Lasermodul, mit > 100 J Pulsenergie bei10-20 Hz Pulswiederholrate entwickelt, das eine Wallplug Effizienz von > 25% aufweist. Durch die Kombination zweier solcher Module soll gezeigt werden, dass ein > kJ Lasersystem entwickelt werden kann. Diese neuartige Technologie soll unter den realen Bedingungen eines Reaktorkraftwerksbetriebs erprobt werden, d.h. Frequenzverdopplung und Strahltransport eines solchen Hochleistungslaserstrahls wird demonstriert und erste Erfahrungen im Betrieb mit Fusionskraftstoffen und deren Wechselwirkung mit Reaktorwandmaterialien werden getestet.

Innovation und Perspektiven

Hochenergetische und effiziente Kurz- und Langpuls Yb:YLF Laser bei hohen Pulswiederhohlraten sind für ein trägheitsgetriebenes Fusionskraftwerk unerlässlich und ermöglichen auch andere Anwendungen, wie z.B. die Laserwakefieldbeschleunigung. Die Demonstration der Laser inklusive Frequenzverdoppelung und Strahltransport sind für deren Anwendbarkeit unerlässlich. Das Studium Plasma zugewandter Materialien in einer lasergetriebenen Probenkammer trägt zur schnellen Entwicklung von prototypischen Fusionskraftwerken bei. Die neue Lasertechnologie stellt einen Grundbaustein für ein modulares Lasersystem für ein prototypisches Trägheitsfusionskraftwerk dar.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.01.2026 - 31.12.2028
Projektvolumen: 13,4 Mio. Euro (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Prof. Dr.-lng. Franz X. Kärtner
Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)
Notkestraße 85
22607 Hamburg

✉ franz.kaertner@desy.de

PROJEKTPARTNER

Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY)
Hamburg

Universität Rostock
Rostock

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e. V.
Dresden

Fraunhofer-Institut für Lasertechnik (ILT)
Aachen