Institut für Automation und angewandte Informatik

Kamerabasierte Analyse der Herstellung von Lithium-Keramik-Kugeln für die Kernfusion (im Rahmen von FUSION)

Lithium-reiche Keramikkugeln (sog.  „pebbles“) werden für die Tritiumzüchtung in zukünftigen Fusionsreaktoren wie ITER benötigt. Die „pebbles“ werden in Form von „pebble beds“ in der Wand des Reaktors installiert und erzeugen bei Bestrahlung Tritium, das als Brennstoff für die Fusionsreaktion verwendet wird. Am Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Angewandte Materialforschung, wurde ein schmelzbasiertes Verfahren entwickelt, das aus dem Aufbrechen eines geschmolzenen Strahls „pebbles“ erzeugt. Die Synthesepulver werden in einem Tiegel aus Platinlegierung auf etwa 1400 °C erhitzt, woraufhin ein Druck auf das System ausgeübt wird, der einen Strahl durch eine Düse an der Unterseite des Tiegels bildet. Der Strahl bricht dann beim Eintritt in einen Kühlturm auf, wo die Tröpfchen mit einem Flüssigstickstoff-Sprühsystem verfestigt werden.

Am IAI werden hierfür kamerabasierte Verfahren zu Analyse der Herstellung der Lithium-Keramik entwickelt und an der Anlage realisiert. Dabei kommt ein Hochgeschwindigkeitskamerasystem mit telezentrischer Optik zum Einsatz. Durch neu entwickelte Bildverarbeitungsverfahren lassen sich verschiedene Eigenschaften des Strahls sowie der Lithium-Kugeln direkt bei der Entstehung online berechnen und für die Regelung des Prozesses nutzen.