Extreme Belastung der Plasmawände: „Materialforschung ist ein Schlüsselthema!“
Dr. Alexander von Müller leitet seit 2025 am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik eine neue Nachwuchsgruppe zur Entwicklung und Erforschung neuartiger Werkstoffe für Fusionsreaktorwände – gefördert vom Bundesforschungsministerium BMFTR. Hier erklärt er seine Forschung.
Welche Rolle spielt Materialforschung für die Fusionsforschung?
Die Materialien der ersten Wand eines Fusionsreaktors sind extremen Belastungen ausgesetzt: Hohe Teilchen- und Wärmeflüsse, inklusive Bestrahlung mit energiereichen Neutronen, die wünschenswerte Materialeigenschaften, wie z.B. Leitfähigkeit oder Festigkeit, kontinuierlich verschlechtern. Vor diesem Hintergrund ist die Materialforschung ein Schlüsselthema auf dem Weg zu funktionierenden und wirtschaftlich tragfähigen Fusionskraftwerken.
Was ist das Ziel Ihrer neuen Nachwuchsgruppe?
Meine Gruppe entwickelt und untersucht neuartige Verbundwerkstoffe für hochwärmeflussbelastete Komponenten in Fusionsanlagen – insbesondere für Divertoren. Das sind Bereiche, in denen sehr große Wärme- und Teilchenströme auf die Wand treffen und zuverlässig abgeführt werden müssen. Wir konzentrieren uns dabei auf Wolfram-Kupfer-Verbundlösungen, die eine sehr gute Wärmeabfuhr mit hoher mechanischer Integrität verbinden können. Gefördert werden diese Arbeiten im Rahmen des BMFTR-Projekts ICoStruc (Innovative composite structures for plasma-facing components in magnetic confinement fusion devices). Hierbei wollen wir modernste Technologien wie additive Fertigung ("3D-Druck") oder Wolframfaserverstärkung ausnutzen, um maßgeschneiderte Materialkombinationen zu realisieren.
Was motiviert Sie persönlich an der Forschung?
Mich begeistert, dass wir mit unserer Arbeit an einer ganz grundlegenden Herausforderung der Fusionsforschung arbeiten: Wie können wir Werkstoffe und Komponenten entwickeln und herstellen, die unter den extremen Bedingungen an der ersten Wand eines Fusionskraftwerks über Jahre hinweg zuverlässig funktionieren? Um diese Frage zu beantworten, arbeiten wir an der Schnittstelle zwischen Plasma-Wand-Wechselwirkung, Materialforschung und Komponentendesign. Und genau diese Komplexität macht das Projekt für mich so spannend.
Alexander von Müller promovierte 2017 am IPP und an der Technischen Universität München. Danach wurde er wissenschaftlicher Mitarbeiter und wissenschaftlicher Referent am IPP. Die neue Nachwuchsgruppe von Dr. von Müller am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) wird vom Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt (BMFTR) gefördert.
