Neutronen treiben die Fusionsforschung voran

Fusionsforschungsreaktoren benötigen hitzebeständige Wandmaterialien. Forschende haben einen vielversprechenden Kandidaten mit Neutronen am MLZ untersucht.

Ebsd ipfx eu97 heata titel-reduced2 1 Dies ist kein Bild eines Impressionistischen Malers. Es zeigt die Ausrichtung der Kristallstruktur in Stahl, die die Forschenden gemessen haben. © FRM II / TUM

Dies ist kein Bild eines Impressionistischen Malers. Es zeigt die Ausrichtung der Kristallstruktur in Stahl, die die Forschenden gemessen haben. © FRM II / TUM

Für die Wände eines Fusionsreaktors werden Materialien benötigt, die extremen Bedingungen standhalten. Wenn Eisen hochenergetischer Strahlung ausgesetzt wird, entstehen allerdings kleine Poren. Die Forschenden beheben dieses Problem, indem sie etwas Chrom und Spuren anderer Elemente beimischen. Allerdings fällen diese bei hohen Temperaturen oder Neutronenbeschuss aus und verschlechtern unter anderem die Hitzeresistenz der Legierung.

Stahlproben mit Neutronen untersucht
Um besser zu verstehen, wie diese Ausfällungen entstehen, behandelten Dr. Andreas Ulbricht und Dr. Frank Bergner vom Helmholtz-Zentrum Dresden Rossendorf Stahlproben mit hochenergetischen Neutronen. Anschließend untersuchten sie die Proben zusammen mit Dr. André Heinemann vom Helmholtz-Zentrum Hereon am SANS-1 Instrument des Heinz Maier-Leibnitz-Zentrums.

Bildwahl Dr. André Heinemann bereitet eine Probe am Instrument SANS-1 des MLZ vor. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Dr. André Heinemann bereitet eine Probe am Instrument SANS-1 des MLZ vor. © Bernhard Ludewig, FRM II / TUM

Welchen Einfluss haben hohe Temperaturen?
SANS-1 sendet Neutronen mit niedriger Energie aus, die an den Ausfällungen gestreut werden und so Rückschlüsse über Art und Größe der Einlagerungen ermöglichen. So konnten die Forschenden besser verstehen, welchen Einfluss höhere Chromkonzentrationen und unterschiedliche Temperaturen auf die Eigenschaften des Materials haben.
Mit den Ergebnissen können Forschende in Zukunft bessere Materialien für den sicheren Betrieb eines Fusionsreaktors entwickeln.