Et eventyr med spejlende overflader af guld og platin

tirsdag 15 nov 22
|
Forskere på DTU, andre universiteter og forskningslaboratorier verden over arbejder på at udvikle fusionsenergi. En række virksomheder er involveret i at realisere forskernes planer for nye fusionseksperimenter. Polyteknik er en af de danske virksomheder, der med højt specialiseret viden og erfaring bidrager til at udvikle ITER, der det største internationale fusionsforskningseksperiment.

Spejle dyrere end guld

I den lille, nordjyske by, Østervrå, med knap 1300 indbyggere, produceres snart nogle af verdens mest ”spejlende” spejle til det store internationale anlæg til forskning i fusionsenergi, ITER, der er ved at blive bygget i Sydfrankrig. På ITER vil forskerne forsøge at skabe overskud af energi via kernesammensmeltninger – det der kaldes fusionsenergi.

Virksomheden Polyteknik er verdensmestre i at lægge et nanotyndt (10-9 m) lag reflekterende materiale på et andet materiale og derved skabe et spejl.

Susanne Libergreen, der er salgschef i Polyteknik siger: ”Indtil videre har vi valgt at bruge et ædelmetal til spejlene til fusionsanlægget, ITER, så vi kan opnå den bedste refleksion og bedst undgå korrosion af det spejlende lag”, se Figur 1.

ITER samarbejder med danske virksomheder

Selvom byggeriet af den kæmpestore, offentlige forskningsfacilitet, ITER, allerede er begyndt, har forskerne på ITER og udviklerne på de mange involverede virksomheder rundt omkring i verden stadig nogle år endnu til at udvikle de sidste komponenter.

Udviklerne på Polyteknik er ingeniører og fysikere – flere er uddannet fra Aalborg Universitet, som er det nærmeste universitet. De skal have godt kendskab til materialer.

Væk fra hårdt miljø

Men hvad skal et spejl bruges til i et anlæg, der producerer fusionsenergi? Salgschef Susanne Libergreen forklarer: ”Spejlene skal lede lyset fra plasmaet hen til måleinstrumenterne. Lyset kan afsløre, hvordan det går med plasmaet inde i reaktoren, såsom hvad partikeltætheden og temperaturen er.” Det er vigtig information for at kunne justere og holde plasmaet svævende inde i reaktorkammeraet og kunne opnå viden om, hvilke forhold, der giver størst energioverskud.

”Det er et så hårdt miljø inde i plasmaet med temperaturer på op til 200 mio. grader og energirig partikelstråling, at ingen instrumenter kan tåle at blive placeret inde i plasmaet”, siger Susanne, som tilføjer: ”Desto bedre spejlene er til at reflektere lyset hen mod måleinstrumenterne, jo mere præcise målinger får forskerne. Derfor skal spejlene stort set være i stand til at reflektere alt det lys, der rammer dem”

Tilbage til Østervrå

Polyteknik er stiftet af ingeniør Jens William Larsen, som siden udviklingen af Danmarks første satellit, Ørsted, har arbejdet med at belægge grundmaterialer med tynde næsten total reflekterende overflader. Til Ørsted-satellitten var det et spejl til et stjernekamera, der skulle belægges med mikrotynde lag.

Kobber, guld og platin bombarderes

Vi fortæller jo ikke, hvad der præcist er hemmeligheden ved vores belægningsproces. Men det er noget med magnetfeltet, siger Susanne, og fortsætter: Vi lægger et stykke metal ind i maskinen og bombarderer det med gassen argon. Herved frigives ioner, der er positivt ladede, og vores magnetfelt i maskinen fører disse ned på spejlformen. Vi kan styre det ret godt, og lave et fint, fint mikrometer-tyndt lag

Jævnt – skal det være

Men processen er ikke alene det afgørende for en god, tynd belægning, understreger Susanne. Substratet, altså det materiale, som de fine, tynde lag skal lægges på, er afgørende for vedhæftningen, og dermed hvor holdbar belægningen er. Ædelmetalatomerne skal binde sig godt til substratet – til ITER er valgt rustfrit stål som substrat til spejlene.
Susanne siger: ”Der er virkelig meget materialelære i det, vi arbejder med”. Grundmaterialer, som Polyteknik arbejder med, er f.eks. plast, keramik, glas og metaller. Materialer, der lægges ovenpå, er forskellige metaller, ædelmetaller som guld, sølv, kobber og aluminium, samt nitrider og oxider.

Fra Østervrå til hele Verden

Polytekniks ekspertise i at belægge grundmaterialer med tynde lag gør, at de laver meget andet end spejle. Virksomheden producerer udstyr, som kan belægge materialer til blandt andet halvledere, der indgår i mikrochips til hele verden. Udover ITER er Polyteknik også leverandør til bl.a. CERN og ESO.

Af videnskabsjournalist Karina Goyle

Vil du vide mere?

Læs mere om Polyteknik og om deres leverencer til store forskningsfaciliteter.

Læs mere om ITER.

https://www.fusionsenergi.dk/artikler/Et-eventyr-med-spejlende-overflader-af-guld-og-platin
25 JULI 2024