Basistechnologien für die Fusion – Modul B

DIPAK-UG

DIPAK Upgrade

Motivation

Der Tritium-Brennstoffkreislauf eines Fusionskraftwerks ist, unabhängig von dem technisch-physikalischen Konzept der Maschine (d.h. Tokamak oder Stellerator, Gas- oder Wasserkühlung, Flüssig- oder Feststoffbrüter), ein essenzieller Bestandteil des Reaktors. Das KIT hat im Rahmen von europäischen Projekten bereits viele Arbeiten auf diesem Gebiet geleistet und damit unbestritten einen weltweit führenden Status erlangt. Mit Unterstützung von EUROfusion, einem europäischen Konsortium zur Entwicklung der Kernfusion, befindet sich zurzeit die Testplattform DIPAK im Aufbau (Direct Internal Recycling Integrated Development Platform Karlsruhe), welche eine Vielzahl von Entwicklungs- und Testmöglichkeiten im Bereich des Brennstoffkreislaufs bieten wird und die somit dazu beitragen wird, den o.g. Entwicklungsvorsprung in Deutschland langfristig zu sichern. KIT hat mit Unterstützung vom IFAM Vorarbeiten zu innovativen Konzepten des Fuel Cycle entwickelt und speziell im Bereich der Vakuumtechnik und Isotopenseparation Know-How aufgebaut und ein Proof-of-Concept geliefert. In Ergänzung mit ITER soll DIPAK den gesamten Brennstoffkreislauf eines Fusionskraftwerks, incl. aller darin benötigten Komponenten, in relevanter Größe nachbilden und damit die Entwicklung der größtenteils neuartigen Komponenten sowie der zugehörigen Kontrollmechanismen ermöglichen.

Ziele und Vorgehen

Bei dem Aufbau von DIPAK, insbesondere bei dem Bau der Laborhalle und dem 40 Tonnen Edelstahl-Testbehälter, welcher den Reaktor repräsentiert, kam es seit Projektplanung (2019) zu erheblichen Kostensteigerungen. Dies hat dazu geführt, dass das Projektziel innerhalb von EUROfusion reduziert werden musste. So ist, nach aktuellem Planungsstand, „nur“ ein Test der Brennstoffzuführung möglich. Eine Integration der Inneren Loops des Brennstoffkreislaufs erfordert ein mehrstufiges Upgrade des DIPAK-Testbehälters und der Gesamtanlage: Zunächst mit Seitenteilen für den Testbehälter, um das Entwickeln & Testen von Abgastrennung und Vakuumpumpen zu ermöglichen, mit dem Einbau einer Isotopentrennanlage, um den Kreislauf schließen zu können und mit dem Vorbereiten von Vakuumpumpentests, um den Brennstoffkreislaufs als Ganzes zu simulieren. Um die Designcodes für die Komponentenentwicklung zu validieren, wird ein leistungsfähiger Rechencluster benötigt. All dies soll im Rahmen dieses Projekts vorgeschlagen werden und innerhalb von 3 Jahren umgesetzt werden.

Innovation und Perspektiven

Die Umsetzung dieses Infrastruktur-Upgrades kann bereits jetzt zusammen mit dem Bau von DIPAK erfolgen (dies passt zeitlich hervorragend zusammen) und führt zu Einsparungen aufgrund erheblicher Synergieeffekte. Dies beschleunigt die Brennstoffkreislaufentwicklung um einige Jahre und vermindert das Risiko, dass in diesem Zeitraum außerhalb von Deutschland ein ähnliches Kompetenzzentrum entsteht.

PROJEKTDETAILS

Projektlaufzeit: 01.04.2026 - 31.03.2029
Projektvolumen: 7,4 Mio. Euro (zu 100 % durch das BMFTR gefördert)

PROJEKTKOORDINATION

Dr.-Ing. Thomas Giegerich
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen

✉ thomas.giegerich@kit.edu

PROJEKTPARTNER

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Eggenstein-Leopoldshafen

Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM)
Dresden