DC-Kabel für Garchinger Fusionsreaktor
DC-Energiekabel für Garchinger Fusionsreaktor
Forschungsziel des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Garching ist es, die physikalischen Grundlagen für ein Fusionskraftwerk zu erforschen, das – ähnlich wie die Sonne – Energie aus der Verschmelzung (Fusion) von Atomkernen erzeugen soll. Dazu betreibt das IPP das Großexperiment ASDEX Upgrade (Axialsymmetrisches Divertorexperiment, AUG). Es gehört zur Tokamak-Familie und soll Kernfragen der Fusionsforschung unter kraftwerksähnlichen Bedingungen untersuchen. Für die Stromversorgung von zwei kürzlich nachgerüsteten Magnetspulen am oberen Divertor lieferte die Bayka maßgefertigte DC-Energiekabel.
Herausforderung
Divertoren sind aus extrem hitzebeständigen Materialien wie Wolfram oder Molybdän gefertigt. Stark vereinfacht besteht ihre Hauptaufgabe darin, mithilfe starker Magnetfelder den 100 Millionen Grad heißen Plasmastrom im Inneren des Tokamak-Reaktors weitestgehend von der Gefäßwand fernzuhalten, auf gekühlte Prallplatten abzulenken und dabei von der „Fusionsasche“ Helium und Verunreinigungen, die durch den unvermeidlichen Kontakt mit der Wand entstehen, zu befreien. Die neuen Spulen am AUG sind in Anti-Reihenschaltung verbunden und an den Stromrichter über DC-Kabel angeschlossen.
Im typischen Betrieb laufen zwei- bis dreimal wöchentlich Experimente. Innerhalb einer maximalen Betriebszeit von ca. 10 Stunden werden bis zu 30 Entladungen (Pulse) durchgeführt. Zwischen den Entladungen liegen typischerweise mehr als 15 Minuten. Die Kabel werden also bis zu 30 mal am Tag für 3 – 10 Sekunden bestromt und haben dazwischen mehr als 900 s Rückkühlzeit.
Lösung
Die Bayerischen Kabelwerke sind dank der hauseigenen Kapazitäten für Entwicklung, Konstruktion und Prüfung sowie eines hochflexiblen Maschinenparks in der Lage, Kunden bei komplexen Anforderungen nicht nur zu beraten, sondern die entsprechenden Spezialkabel auch in kleinen Abnahmemengen zu fertigen. Die Verbindung der Spulen mit dem Stromrichter wurde mit zwei parallelen Kabeln (je 4x 240 mm²) realisiert. Um das Feld nach außen zu reduzieren, gibt es in jedem Kabel zwei Adern als Hin- und Rückleiter. Der maximale Kurzzeitstrom beträgt über beide Kabel zusammen 13 kA für max. 3 Sekunden (Pulsbetrieb)
