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Anwendungs­beispiele
Photo: shutterstock.com / sakkmesterke

December 15, 2015

Fusionsanlage Wendelstein 7-X

Nach einer neunjährigen Bauphase hat die Fusionsanlage in Greifswald am 10.12.2015 zum ersten Mal ein Plasma erzeugt. Seit einem Jahr wird die Anlage schrittweise hochgefahren. In den Medien wird über dieses Ereignis ausführlich berichtet. Gantner Instruments hat speziell für dieses Projekt nicht am Markt verfügbare Module für Temperatur- und Dehnungsmessung entwickelt.

 1. Messmodul e.bloxx A5-1CR für die Erfassung von Tieftemperaturen

Für die Erfassung von Tieftemperaturen ab 3 Kelvin werden spezielle Kryosensoren vom Typ Cernox bzw. TVO eingesetzt. Diese Sensoren haben individuelle Kenn­linien, die bei 3 Kelvin einen Widerstandswert von ca. 3.000 bis 8.000 Ohm besitzen und der bei Raumtemperatur bis auf ca. 30 bis 100 Ohm abfällt.

2. Messmodul A101IPP

Für die Dehnungsmessung an den Spulenkörpern werden spezielle Tieftem­peratur-DMS in Halbbrückenschaltung verwendet. An die Messverstärker wurden im Laufe der Zusammenarbeit immer wieder neue, aus den Erkenntnissen der Versuchsreihen gewonnene Anforderungen gestellt.

Da sich die DMS in einem starken Magnetfeld von bis zu 6 Tesla befindet, kam im ersten Ansatz die Trägerfrequenztechnik zum Einsatz. Dabei zeigte sich durch den Mikrofonie-Effekt allerdings ein Vibrieren in den Messleitungen (Wechselstrom im Magnetfeld). Außerdem gilt auch hier, den Leistungsverbrauch an den Halbbrücken zu minimieren.

Die Lösung war eine getaktete Brückenspeisespannung, die durch spezielle Filter ein sanftes Ein- und Ausschalten und damit ein kleines dU/dt gewährleistet. Die Testreihen waren fast erfolgreich, als sich herausstellte, dass durch die speziellen Legierungen an den Stromdurchführungen im Plasmagefäß, Thermo­spannungen an den Kontaktstellen auftraten, die an die Signalspannungen der DMS heranreichten. Ziel war dann die Kompensation dieser Thermo­spannungen, um eine reine Dehnungsmessung zu gewährleisten. Der bereits festgelegte Messzyklus wird um eine weitere Messung der Thermo­spannung während der Pause der DMS-Messung bei abgeschalteter Speisespannung ergänzt.

3. Messmodul A107IPP

Für weitere ca. 1.000 Pt100 Messstellen kommt das modifizierte Modul Q.bloxx A107IPP zum Einsatz.

Bei einer Anzahl von über 2.000 Messstellen spielt der benötigte Raum ebenfalls eine Rolle. Bei einer Breite von 25 mm bietet das Hutschienenmodul Q.bloxx A101IPP zwei und das Modul Q.bloxx A107IPP vier Messkanäle.

Die Module sind in Gruppen über eine schnelle serielle RS485 Verbindung an mehrere Test.Controller Q.gate angeschlossen. Dort werden alle Daten synchron erfasst, mit einem Zeitsignal versehen und über ein gemeinsames Messnetz an einen Server geschickt.

Derzeit werden die Messsysteme montiert, der Testbetrieb des zukunftsweisenden Fusionsreaktors soll 2014 starten.

Wenn die Kernfusion als neue umweltfreundliche Energiequelle zum Einsatz kommt, könnte die Diskussion um den steigenden Energiebedarf in Schwellenländern, die Endlichkeit fossiler Energiequellen sowie die CO2-Problematik eine Wende erfahren.

www.ipp.mpg.de

Presseartikel:

Lesen Sie auch den Bericht im ‚Darmstädter Echo‘: Sensoren fürs Sonnenexperiment

Messgrößen

Messung in Zahlen

Dehnungs- und Temperatur­mess­punkte

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