In zukünftigen Fusionskraftwerken (ITER, DEMO) dient Deuterium (schwerer Wasserstoff) und Tritium (überschwerer Wasserstoff) als Kernbrennstoff. Die Erzeugung des Tritiums erfolgt im sogenannten Breeding Blanket Modul des Fusionsreaktors und wird von dort mittels eines Prozessgasstromes ausgeschleust. Das Tritium-Extraktionssystem (TES) soll dazu dienen, das erbrütete Tritium aus dem Prozessgasstrom zu gewinnen. Bisherige TES-Konzepte sind diskontinuierlich und basieren auf Adsorption. Das Tritium-Labor Karlsruhe (TLK) hat ein neues Konzept erarbeitet, das aus einer Stofftrennung mittels Zeolith-Membran als Vorstufe und einem nachgeschalteten katalytischem Membranreaktor besteht. Die Anwendung des Membranverfahrens würde einen kontinuierlichen Betrieb ermöglichen.

Am TLK werden im Rahmen einer experimentellen Arbeit zurzeit die Permeationseigenschaften von Zeolithmembranen für die Extraktkomponenten Wasserstoff (anstelle des radioaktiven Tritiums) und Helium gemessen. Die Ergebnisse zeigen eine hohe Permeabilität der Membran bei limitierter Selektivität. Für eine technisch sinnvolle Aufkonzentrierung des Tritiums ist es notwendig, einen mehrstufigen Prozess, also eine Membrankaskade, zu betreiben.

Im Rahmen dieser Arbeit soll eine numerische Simulation einer solchen Membrankaskade entwickelt werden. Dieses Simulationsprogramm soll dazu dienen, mit den unter Verwendung der aus den Experimenten bekannten Daten zu Selektivität und Permeabilität die für einen technisch sinnvollen Prozess erforderlichen Prozessparameter zu bestimmen.

Bei Interesse könnt ihr euch gerne melden:
Dipl.-Ing. Olga Borisevich
Inst. Techn. Physik - Tritium Labor Karlsruhe, ITP-TLK, Campus Nord
Tel. +49 721 608-23647
olga.borisevich@kit.edu