Differs fusie-onderzoeker James Hargreaves krijgt Eurofusion Engineering Grant 2024

Differ-onderzoeker James Hargreaves is een van de 16 winnaars van een Eurofusion Engineering Grant (EEG) 2024. De beurs wordt toegekend aan uitmuntende beginnende ingenieurs. Zij werken aan belangrijke technologische uitdagingen die essentieel zijn voor het Europese fusieprogramma.

Hargreaves krijgt de beurs voor zijn project ‘Evaluation of fatigue data in tungsten and tungsten monoblocks due to divertor strikepoint sweeping’. Hargreaves: “Kernfusie kan in potentie veel problemen oplossen die we nu hebben. De weg hiernaartoe is uitdagend en vereist fundamenteel onderzoek. We weten nu bijvoorbeeld niet precies hoe iets zich gedraagt bij zeer hoge temperaturen als je het herhaaldelijk opwarmt en afkoelt. We willen dat ons onderzoek meer gegevens oplevert over hoe wolfraam -een materiaal met een hoge dichtheid en bijna onmogelijk om te smelten- hierop reageert.” 

Betrouwbaarheid

Fusiereactoren produceren extreem hoge hittebelastingen in een dunne strook van een paar centimeter breed in het warmte-uitlaatgebied van de machine, de divertor genoemd. Onder sommige omstandigheden kan de hittebelasting tijdelijk toenemen, wat kan leiden tot een defect aan de wandtegels. Een manier om de wand te beschermen is om de hittestreep op en neer te laten gaan om de kracht te verspreiden, maar dit kan uiteindelijk ook leiden tot scheuren door vermoeiing.

Supervisor Thomas Morgan: “Denk aan een paperclip. Als je die vaak genoeg buigt, breekt hij. Hetzelfde geldt voor reactorwandmaterialen. Om dit te onderzoeken maken we gebruik van modellering en doen we experimenten met Magnum-PSI, een van de onderzoeksfaciliteiten bij Differ.” Het hele project draait eigenlijk om de betrouwbaarheid van de divertor. Hargreaves: “Hoe zal het zich op de lange termijn gedragen, wat is de prestatie van de oplossingen die we nu in gedachten hebben? Dat proces verbeteren, dat is het doel van het project.”

Interessante route

Hargreaves volgde geen standaardroute om te komen waar hij nu is. “Voordat ik aan mijn promotietraject aan de Universiteit van Bristol begon, heb ik een paar jaar als ingenieur in de industrie gewerkt. Voor mijn master ging ik terug naar de universiteit, waar ik meer leerde over kernfusie. Ik vond dat zo interessant en opwindend dat ik daarmee verder wilde en er meer onderzoek naar wilde doen. En zo geschiedde!”

Tijdens zijn PhD onderzocht Hargreaves de effecten van tokamak plasma transiënten (korte stroomstoten die het plasma verlaten en de wand raken) op de microstructuur van Eurofer 97 staal. Eurofer 97 is een belangrijke kandidaat voor constructiemateriaal voor fusie en wordt gebruikt in veel conceptontwerpen voor de plasma-omhullende eerste wand. Hargreaves: “De technieken die ik gebruikte tijdens mijn promotieonderzoek lijken erg op wat we in dit nieuwe project gaan doen.”

Internationale gemeenschap

Deze maand verhuist Hargreaves naar Eindhoven. Morgan: “Dit is een zeer internationale prijs. James gaat samenwerken met veel verschillende mensen uit het veld. We zijn erg blij om deze connecties te maken en steun te krijgen van verschillende laboratoria in Europa, zoals Enea in Italië, IPP Garching in Duitsland en CEA in Frankrijk. Dit toont de kracht van Eurofusion om verschillende Europese laboratoria samen te brengen.”

Uitstekende fusie-ingenieurs aantrekken en ontwikkelen

In Europa pakt het onderzoeksconsortium Eurofusion de fusie-uitdaging aan met de Roadmap to Fusion Energy. Door getalenteerde jonge ingenieurs aan te trekken, versnelt Eurofusion de wetenschappelijke exploitatie van Iter en de ontwikkeling van de Europese demonstratiefusiecentrale Demo.

EEG’s worden toegekend op post-master en post-doctoraal niveau en dekken de salarissen van de beginnende ingenieurs en een deel van de kosten van hun onderzoeksactiviteiten gedurende maximaal twee jaar. De winnaars nemen deel aan het Engineering Training Programme om vaardigheden en competenties te ontwikkelen, hun zichtbaarheid te vergroten en hun fusienetwerken op te bouwen.