Research Match ITER special. Det är komplicerat att bygga ITER och många områden innebär ny, oprövad mark för forskare och konstruktörer. För att kunna hantera den enorma värmen i tokamaken behövs extremt slitstarka material som går att kyla effektivt. Svenska forskare vid Chalmers, Stockholms universitet och Swerea KIMAB fick uppdraget av F4E att forska på olika lösningar.

– Svenska forskare är världsledande inom materialforskning, särskilt när det gäller metall, berättar svensken Stefan Wikman, materialexpert stationerad på F4E’s huvudkontor i Barcelona.

– Vi måste hitta nya lösningar, särskilt när det gäller tillverkningsmetoder. Här samarbetar vi med de bästa inom området.

Lars-Erik Rännar, forskare vid Mittuniversitetet och Sports Tech Research Centre i Östersund tillhör eliten när det gäller additiv tillverkning eller 3D print som det också kallas. Mittuniversitetet blev certifierade av företaget Arcam som utvecklare av additiv tillverkning i metall som tredje organisationen i världen, efter NASA.

– Sverige har lång erfarenhet av metallbearbetning och tillverkning. I kombination med vår innovationsförmåga när det gäller 3D tillverkning hade vi rätt kompetens för ITER och deras behov, säger Lars-Erik Rännar.

– Vi ”skriver ut” prototyper av delar som ska användas som kylda värmesköldar i vakuumbehållaren. Ett särskilt stålpulver, i 316-kvalitet används. Detta tillverkas av ett annat svenskt företag, Carpenter i Torshälla. Svenska Arcams maskin, som vi har köpt in till Mittuniversitetets labb redan 2007, smälter samman pulvret i lager på lager med en elektronstråle. På så sätt tillverkas delarna i ett enda, mycket slitstarkt, stycke.

Fler svenska företag är inblandade i projektet. Sandviks kunskaper samt tillgång till maskiner och stora ugnar kommer väl till pass.

– Dessutom måste vi tillverka stora delar som sedan kan sammanfogas till större komponenter, berättar Stefan Wikman. Större komponenter än vad vi någonsin använt förut. Sammanfogningen av delarna kommer att vara avgörande. Inget får gå fel när det gäller ITER. Kraven är mycket högt ställda.

Konventionell tillverkning är mycket svårt med många moment och många delar med tanke på kylkanaler med mera som sitter inuti blocken. Kvalitetssäkringen blir mer komplicerad och tillverkningen blir både kostsammare och tar längre tid.

– Med additiv tillverkning har vi möjlighet att reducera antalet delar. Tiden kortas och vi återvinner faktiskt större delen av det pulver som blir över i processen, så det blir en effektivare process, säger Lars-Erik Rännar.

Forskningen för en ojämn kamp mot tiden. År 2020 är planen att de första testerna ska köras och 2025 ska ITER vara igång.

– Det är möjligt att additiv tillverkning kommer att användas i produktionen av ITER, säger Stefan Wikman. Men tekniken är inte helt färdigtestad, inte när det gäller den storlek som vi behöver på delarna till kylsystemen. Men vi behöver kunskapen när det gäller materialet och förhoppningsvis finns tillräckligt stora 3D-printing maskiner så småningom. När det gäller mindre komponenter kan metoden bli aktuell.

Bild: Stefan Wikman, Responsible Officer – Materials & Fabrication of Fusion Reactor Materials F4E