Nachwuchswettbewerb Fusionstalente
TAFIS
Towards advanced fusion ignition schemes: Entwicklung von laser-getriebenen, fokussierten Teilchenstrahlen für Trägheitsfusion durch schnelle Zündung
Motivation
Nach erfolgreichen Demonstrationen der lasergetriebenen Fusion an der National Ignition Facility, USA, gilt es, den Übergang von Machbarkeitsstudien hin zu wirtschaftlichen Implementierungen zu schaffen. Der erfolgreich verwendete „Central-Hot-Spot“-Ansatz ist zwar für die Grundlagenforschung geeignet, jedoch hinsichtlich Robustheit und Energiegewinn limitiert. Alternative Zündkonzepte wie die lasergetriebene „Fast Ignition“ versprechen hier eine attraktive Weiterentwicklung.
Ziele und Vorgehen
Die Zündung im „Fast Ignition“-Ansatz erfolgt durch präzise fokussierte Ionenstrahlen, die durch die Wechselwirkung von ultrakurzen, hochenergetischen Laserpulsen mit halbkugelförmigen Targets erzeugt werden. Entscheidend ist die Maximierung der Konversion von Laser- in Ionenenergie sowie der Ionenstrahlenergiedeposition im Brennstoffkern. Diese beiden Faktoren werden durch die gezielte Anpassung der Targeteigenschaften und Laserparameter optimiert und mit einer neuen, zu entwickelnden Röntgendiagnostik mit entsprechender räumlicher und zeitlicher Auflösung vermessen.
Innovation und Perspektiven
Das Vorhaben beschleunigt die Umsetzung robuster, rentabler und umweltfreundlicher Kernfusionskraftwerke durch umfassende, statistisch belastbare Experimente als Grundlage für verlässliche Vorhersagemodelle und Machine-Learning-Methoden. Die Entwicklung eines flexiblen, erweiterbaren „Werkzeugkastens“ für fokussierte Ionenstrahlen erleichtert hierbei den Erkenntnistransfer in zukünftige Anwendungen. Zudem eröffnet die Entwicklung von Hochfluss-Ionenquellen und einer hochauflösenden Röntgendiagnostik neue Anwendungen in der Präzisionsdiagnostik von komplexen Bauteilen und Systemen. Die Anbindung des Vorhabens an die TU Darmstadt sichert die Ausbildung einer neuen Generation interdisziplinärer Fachkräfte und somit langfristig Deutschlands Innovationsstärke, Vorreiterrolle und Leistungsfähigkeit in relevanten Hightech-Branchen.
PROJEKTDETAILS
Projektlaufzeit: 01.09.2026 - 31.08.2031
Projektvolumen: 3,3 Mio. € (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)
Projektvolumen: 3,3 Mio. € (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)
PROJEKTKOORDINATION
Dr. Tina Ebert
Technische Universität Darmstadt
64289 Darmstadt
✉ tina.ebert@physik.tu-darmstadt.de
Technische Universität Darmstadt
64289 Darmstadt
✉ tina.ebert@physik.tu-darmstadt.de
PROJEKTPARTNER
Technische Universität Darmstadt
Darmstadt
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