Für den Fusionsforschungsreaktor Wendelstein 7-X hat DIOPTIC seine bewährte Justiertechnologie auf Basis von computergenerierten Hologrammen (CGHs) erfolgreich eingesetzt. Nach Anwendungen in der Raumfahrt, unter anderem beim Euclid-Teleskop, wurde die Methode nun auf hochpräzise Endoskop-Systeme übertragen. Ziel ist eine zuverlässige Überwachung kritischer Prozesse im Reaktorbetrieb.
Präzision für die Fusionsforschung
Wendelstein 7-X in Greifswald zählt zu den weltweit führenden Experimenten zur Erforschung der Kernfusion und gilt als wichtige Alternative zu Tokamak-Konzepten. Ziel ist es, ein stabiles Plasma über längere Zeiträume aufrechtzuerhalten – ein entscheidender Schritt hin zu kontinuierlicher Energiegewinnung. Seit der ersten Betriebsphase im Jahr 2016 konnten bereits bedeutende Fortschritte erzielt werden, etwa Plasmaentladungen von bis zu acht Minuten Dauer.
Für den sicheren Betrieb spielt die Überwachung der thermischen Belastung eine zentrale Rolle. Das heiße Plasma gibt Energie an die Innenwände des Reaktors ab, insbesondere an sogenannte Divertoren, die aktiv gekühlt werden müssen. Hier kommen optische Systeme wie Endoskope zum Einsatz, die eine präzise Zustandsüberwachung ermöglichen.
Hochgenaue Justage durch CGH-Technologie
Die eingesetzten Endoskope bestehen aus mehreren optischen Komponenten, deren exakte Ausrichtung entscheidend für die Messgenauigkeit ist. DIOPTIC arbeitete bei der Entwicklung eines Justagekonzepts mit und übernahm den interferometrischen Nachweis der korrekten Ausrichtung mittels CGH-Technologie.
Für das CGH werden mehrere Hologramme berechnet und mit nanometergenauer Präzision in das CGH-Glassubstrat strukturiert. Jedes dieser Hologramme erzeugt eine Wellenfront, die gezielt auf eine einzelne optische Oberfläche abgestimmt ist. Durch die interferometrische Auswertung der Hologramme lassen sich sowohl die Position als auch die Verkippung einzelner Komponenten exakt bestimmen. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass mehrere optische Flächen gleichzeitig vermessen und in ihrer relativen Lage zueinander bewertet werden können.
Beitrag zur Qualitätssicherung und Ausblick
Im Rahmen des Projekts wurde zunächst ein Endoskop erfolgreich geprüft und justiert. Es werden insgesamt fünf Endoskope zur Überwachung von zehn Divertorenmodule eingesetzt. Die entwickelte Prüfmethode dient dabei als Referenz für die Qualitätssicherung aller Systeme.
Durch die präzise Justage wird sichergestellt, dass die optischen Überwachungssysteme zuverlässig arbeiten und somit einen wichtigen Beitrag zur Sicherheit und Effizienz des Reaktorbetriebs leisten. Gleichzeitig zeigt das Projekt, wie flexibel sich CGH-basierte Messtechnik von der Raumfahrt bis hin zur Fusionsforschung einsetzen lässt.
