Plasmabrenner (transferred arc)

Solarthermischer Reaktor

Lokalisierte hohe Temperaturen können im Prinzip auch solarthermisch erhalten werden. Zu diesem Zweck wird die in einem Solarturm gebündelte Stzrahlungsenergie in einen thermischen Reaktor geleitet in dem es schliesslich zu den thermischen Reaktionen kommt. Die Anwendungsgebiete gleichen den für Plasmabrenner beschriebenen. Eine Anlage für die Reduktion von Zink aus Filterstäuben,  wie sie in Lichtbogenöfen für Recycling von Stählen anfallen, wurde im Rahmen einer Dissertation an der ETH Zürich entwickelt. Für die Versuche stand ein kleiner Versuchsreaktor zur Verfügung der sich im Brennpunkt eines sehr grossen Hohlspiegels eines Schweizer Forschungsintituts (Paul Scherrer Institut) befindet.

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Konzentrierte, lokale Einbringung von hohen  Temperaturen durch Elektronenstrahl oder thermischem Plasma hat vielfältige Anwendungsbereiche in Metallurgie, Recycling und Behandlung toxischer Abfälle. Beim thermischen Plasma z. B. wird über einem Gasstrahl ein Lichtbogen aufrecht erhalten, der lokal extrem hohe Temperaturen aufweist. Dadurch können in inerter Atmoshäre Pyrolyse und Schmelzprozesse ablaufen die sich zur thermischen Zersetzung von Schadstoffen, zur Reduktion von Oxiden (z.B Filterstäuben), Recycling von Katalysatoren oder Verbundwerkstoffen,  oder zur Vitrifizierung in auslaugbeständigen Schlacken eignen. Die Kombination thermische Zersetzung und Vitrifizierung eignet sich gut für schwach- mittelaktive Abfälle und für die Inertisierung chemischer Kampfstoffe.

Titanaluinid (Gefügebild)

Viele Anlagen für die Erzeugung von elerktrische Energie arbeiten unter Bedingungen, die für die Werkstoffe echte Herausforderungen darstellen. Das gilt für Dampfturbinen, Gasturbinen, Gasmotoren, Dampferzeuger und viele andere Komponenten. Die Umgebungbedingungen sind je nach Anwendung unterschiedlich. Sie  können Heissgaskorrosion, wässrige Korrosion, aber auch Strahlenschädigung (Kernspaltung und Kernfusion) beinhalten.  Trotz diesen unterschiedlichen Bedingungen ist die Palette der verwendeten Werkstoffe ziwmlich gleich. Neben traditionellen Werkstoffen wie Stählen oder Superlegierungen kommen auch neuere Werkstoffe wie Intermetallische, Oxiddispersionslegierungen oder keramische Werkstoffe zum Einsatz. Auch Oberflächenschichten zur Wärmedämmung und/oder gegen Korrosion werden verwendet. Ein grundsätzliches Verständnis von Werkstoffeigenschaften ist daher für den Anlagenbau unerlässlich.