Basistechnologien für die Fusion – Modul B

RALITAS

Entwicklung einer kombinierten RAMAN-LIBS-TDLAS Laserstation für die lineare Plasmaanlage PSI-2

Motivation

Ein kritischer Punkt auf dem Weg zum Fusionsreaktor ist die Qualifizierung von Plasma-begrenzenden Materialien im Hinblick auf Plasma-Wand-Wechselwirkungs-Prozesse (PWW) wie sie an der ersten Wand stattfinden werden. Experimente in gegenwärtigen Plasmaanlagen können nah an die Bedingungen eines Reaktors kommen, aber die ex-situ Materialanalysen leiden in der Regel nach Ausbau der Materialien an der Exposition durch Luft. Dies beeinträchtigt die Aussagekraft von diesen Experimenten stark. Im Vergleich zu existierenden Systemen bedarf es eines verbesserten Ansatzes mit vielen sich ergänzenden Methoden zur maximalen wissenschaftlichen und technologischen Ausbeute von Experimenten.

Ziele und Vorgehen

Ziel dieses Projekts ist es, eine kompakte und multifunktionale Analysestation zur Oberflächenanalyse von Fusionsmaterialien zu entwickeln, die im Wesentlichen auf drei Lasertechniken beruht. Im Einzelnen sind dies folgende Techniken: Raman-Spektroskopie, Doppelpuls-LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) und TDLAS (Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy). Diese werden in die bestehende Plasmaanlage PSI-2 integriert. Weitere Analysemethoden wie eine Restgasanalyse mittels Massenspektrometrie (QMS) und eine energiedispersive Röntgen-Spektroskopie (EDX) sind ergänzend an der Analysestation vorgesehen.

Innovation und Perspektiven

Durch die direkte Verbindung der RALITAS-Laserstation mit PSI-2 ist eine zeitnahe und unmittelbare in-vacuo Analyse der Proben ohne Oxidation oder Kontaminierung durch Wasser möglich. Eine Demonstration der Funktionalität des Konzepts anhand von Wolframproben exponiert in einem Deuteriumplasma sowie eine Analyse von Boroberflächen schließen das Vorhaben ab und stellen PSI-2 mit innovativer Analysestation RALITAS der deutschen Fusionsforschung zu Verfügung.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.12.2025 - 30.11.2028
Projektvolumen: 4,3 Mio. Euro (zu 95,5 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Dr. Oleksandr Marchuk
Forschungszentrum Jülich GmbH
Wilhelm-Johnen-Str.
52428 Jülich

✉ o.marchuk@fz-juelich.de

PROJEKTPARTNER

Forschungszentrum Jülich GmbH
Jülich

LTB Lasertechnik Berlin GmbH
Berlin