Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Förderung: FuelMem wird gefördert durch das Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR, FKZ: 13F1025A-C)
Laufzeit:11/2025 bis 12/2028
Vorhabenziel: Tritium (T) und Deuterium (D) sind die vielversprechendsten Brennstoffe für Fusionskraftwerke. In der Fusionsreaktion wird nur ein Teil des T umgesetzt, weshalb der Brennstoff im Kreis geführt werden muss. T muss im laufenden Kraftwerksbetrieb erzeugt werden (breeding), wobei T-haltige Gasmischungen entstehen. Weiteres T diffundiert in den Kühlkreislauf. Für den kontinuierlichen und ökonomischen Betrieb von Fusionskraftwerken ist die effiziente und kostengünstige Abtrennung und Rückführung von T essenziell. Ziel des Vorhabens FuelMem ist die Entwicklung von neuartigen Membranen mit einzigartiger Trennschärfe für Membranverfahren zur zuverlässigen, kostengünstigen und kontinuierlichen T-Abtrennung und -Aufkonzentrierung im Brennstoffkreislauf von Fusionskraftwerken.
Arbeitsplan: Es werden nanoporöse keramische Membranen (Kohlenstoff, Zeolith, metallgedopte Membranen) mit Poren mit Durchmessern im Subnanometerbereich sowie Mixed-Matrix-Membrane entwickelt und auf skalierbaren, keramischen Trägern (Projektpartner atech innovations GmbH) abgeschieden. Es wird deren grundsätzliche Eignung für die T/He-Trennung in der Gasphase und für die Abtrennung von T-haltigem Wasser aus der He-Gasphase zunächst durch Permeationsmessungen mit H2 untersucht. Die Bestimmung der Verfahrensparameter und deren Optimierung für eine maximale Trennleistung bei minimalem Aufwand (Energie- und Membraneinsatz) und Messungen mit D erfolgen durch den Projektpartner DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH. Anschließend erfolgt gemeinschaftlich mit Karlsruher Institute für Technologie (KIT), Institut für Astroteilchen Physik - Tritiumlabor Karlsruhe die Untersuchung der Möglichkeiten zur Einbindung der Membranen an verschiedenen Stellen des Brennstoffkreislaufes im Fusionskraftwerk (Brenngasaufbereitung, Spülgasaufbereitung, Kühlmittelaufbereitung) und die Abschätzung des verfahrenstechnischen und ökonomischen Vorteils.
Konsortium:
- Atech innovations GmbH
- DBI Gas- und Umwelttechnik GmbH
- Karlsruhe Institut für Technologie
- Fraunhofer IKTS
