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Neue Verbundwerkstoffe in der Fusionsforschung

Diplomarbeit

Forschungszentrum Jülich Ausschreibendes Institut: JIEK-4 - Plasmaphysik Kennziffer: D036/2017, Maschinenbau, Materialwissenschaften oder Physik Das Institut für Energie- und Klimaforschung – Plasmaphysik (IEK-4) am Forschungszentrum Jülich erforscht die Kernfusion, als eine saubere, sichere und verlässliche Energiequelle für die zukünftigen Generationen. Schwerpunkte des Institutes sind die Untersuchung der Plasma-Wand-Wechselwirkung, die Erforschung neuer Wandmaterialen, sowie Beteiligungen an den Großprojekten JET, ITER und W7-X. Für die Realisierung eines Fusionskraftwerkes ist die Entwicklung geeigneter Werkstoffe für die höchstbelasteten Regionen des Reaktors essentiell. Wolfram ist aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften, u.a. besitzt es den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und einen hohen Widerstand gegen Materialerosion, ein vielversprechender Kandidat. Wolfram ist jedoch ein intrinsisch sprödes Material, das durch die Einsatzbedingungen zusätzlicher Versprödung unterworfen ist. Ein wolframfaserverstärkter Wolfram-Verbundwerkstoff (Wf/W) mit extrinsischen zähigkeitssteigernden Mechanismen könnte hier Abhilfe schaffen. Hierbei wird Wolfram mit Fasern die aus gezogenem Wolframdraht bestehen und eine spezielle Oberflächenbeschichtung aufweisen verstärkt. Die besonderen Eigenschaften von Wolfram machen die Umsetzung jedoch zu einer herausfordernden Aufgabe. In enger Zusammenarbeit zwischen dem FZJ, dem ITA und dem Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching wird dieser neue Verbundwerkstoff erforscht In der Masterarbeit soll basierend auf den Kenntnissen zur Garnherstellung am ITA die mögliche Substitution der bisher verwendeten monolithischen Drähte durch filamentbasierte Garne untersucht werden. Mit Hilfe dieser Garne könnte zum einen die besseren mechanischen Eigenschaften dünnerer Wolframdrähte nutzbar gemacht als auch textile Herstellungsverfahren vereinfacht werden. Hierzu werden zunächst am ITA aus 16 µm dünnen Wolframeinzelfilamenten Wolframgarne hergestellt. Mit Hilfe einer chemischen Gasphaseninfiltration soll aus diesen Garnen sogenannte Einzelgarnverbundwerkstoffe hergestellt und charakterisiert werden. Gleichzeitig soll die Möglichkeit der garnbasierten Gewebeherstellung und bei entsprechendem Fortschritt die Möglichkeit einer anschließenden Infiltration untersucht werden. Der Kandidat sollte aus den Bereich Maschinenbau, Materialwissenschaften oder Physik kommen. Die Arbeit soll jeweils an den Orten IEK-4 FZJ und ITA RWTH durchgeführt werden, etwaige Tätigkeiten beim Partner OSRAM und IPP-Garching sind geplant.

Kontaktdaten

Dr. J.W.Coenen
Telefon: +49 2461615536
E-Mail: j.w.coenen@fz-juelich.de
Internet: http://www.fz-juelich.de/fusion

 

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