Förderung und Erhalt von Technologie-Knowhow durch FAIR: GE Vernova's Power Conversion Business und Commonwealth Fusion Systems besuchen GSI
10.07.2024 |
Die Anforderungen an die Hauptstromversorgungen des künftigen FAIR-Ringbeschleunigers SIS100 sind extrem. Während des Beschleunigungszyklus müssen die Ströme der Hauptmagnete mit höchster Präzision geführt werden. Vier Hochleistungsstromversorgungen werden benötigt, um die Biege- und Fokussiermagnete des SIS100 zu betreiben.
Diese sogenannten Hauptstromversorgungen weisen eine Pulsleistung von insgesamt 30 Megawatt auf und sind daher direkt an das Mittelspannungsnetz (20.000 Volt) angeschlossen. Die Dipolmagnete werden in einem Beschleunigungszyklus auf Endenergie mit Strömen bis zu 13.000 Ampere bei einer Stromanstiegsrate von 29.000 Ampere pro Sekunden versorgt. Dabei müssen die Netzgeräte in jedem Zeitpunkt der Rampe den Sollstrom mit einer Präzision von 0,01 Prozent einhalten, was zu einer resultierenden Auflösung von 0,001 Prozent der Messeinrichtungen führt. Hierfür sind hochpräzise Strommesssysteme, bestehend aus Stromwandlern für Gleichströme und bei GSI entwickelten ADC (Analog Digital Wandler), sowie leistungsstarke Regelsysteme in den Netzgeräten erforderlich.
Die Kooperation zwischen GSI und Power Conversion Deutschland ist für beide von strategischer Bedeutung in der Magnet-Hochstromtechnologie und zielt darauf ab, solches Technologie und Fachwissen auf höchstem Niveau zu bewahren und auszubauen.
Aufbauend auf dem Knowhow der ehemaligen AEG - einer der früheren Rechtsvorgänger der heutigen Power Conversion Deutschland, welche die Hauptstromversorgungen des SIS18 errichtet hatte - hat General Electric (GE) Power Conversion Deutschland das Knowhow für solche extremen Anforderungen erhalten und ausgebaut. Bereits im Rahmen des Upgrade-Projekts für den bestehenden Ringbeschleuniger SIS18 konnte Power Conversion Deutschland seine Fähigkeiten unter Beweis stellen und alle spezifizierten Anforderungen erreichen. Deshalb war es naheliegend, auch den Auftrag für die Errichtung der SIS100 Hauptstromversorgungen an Power Conversion Deutschland in Berlin zu vergeben. Damit fördern GSI und das FAIR Projekt den Erhalt von herausragendem ingenieurwissenschaftlichem Knowhow in der deutschen Industrie und sichern zukunftsfähige Arbeitsplätze.
Dies zahlt sich nun bei der Entwicklung der weltweit ersten kommerziellen Fusionsanlage aus, die in der Nähe von Boston in den USA gebaut wird. Commonwealth Fusion Systems (CFS) ist das weltweit führende Unternehmen für Fusionstechnologie und baut derzeit eine Tokamak-Fusionsanlage mit dem Namen „SPARC“. Ein Tokamak ist eine donutförmige Anlage, in der Fusionsplasmen durch ein starkes Magnetfeld eingeschlossen werden. Tokamaks gelten als am besten positioniert für den schnellen Weg zu kommerziell nutzbarer Fusionsenergie. Im Jahr 2021 demonstrierte CFS in Zusammenarbeit mit dem Massachusetts Institute of Technology erfolgreich einen revolutionären 20-Tesla-HTS-Magneten, der in „SPARC“ zum Einsatz kommen wird. An die Stromversorgungen für die zahlreichen Magnetsysteme des Tokamaks werden ähnliche Anforderungen gestellt wie an die SIS100-Hauptstromversorgungen.
Mit Referenz auf die bei Power Conversion Deutschland in Berlin vorhandene Expertise konnte Power Conversion North America den Wettbewerb um den Auftrag der Stromversorgungen des Fusionsexperiments gewinnen. Vor einiger Zeit besuchten daher Power Conversion Deutschland, Power Conversion North America und Commonwealth Fusion Systems USA das GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung, um das FAIR Projekt kennenzulernen, das „SPARC“-Projekt vorzustellen und sich über Details der Netzgerätetechnologien mit dem Subprojekt SIS100/SIS18 und der Fachgruppe Electrical Power Systems (EPS) auszutauschen. (BP)
