Radiowellen halten 30 Sekunden lang Fusionsreaktion in Schach
Mit raffinierten technischen Tricks ist deutschen und chinesischen Forschern ein weiterer Schritt hin zur Nutzung der Fusionsenergie gelungen. Das Plasma blieb 30 Sekunden erhalten – so lange wie noch nie.
Blick in den chinesischen Tokamak-Fusionsreaktor EAST: Zum ersten Mal ist es Forschern gelungen, eine Fusionsreaktion 30 Sekunden lang zu erhalten.
Foto: Institute of Plasma Physics/China
In der Brennkammer eines Fusionsreaktors ist es unvorstellbar heiß. 100 Millionen Grad Celsius müssen erreicht werden, damit die erwünschte Reaktion stattfindet, die Energie erzeugende Verschmelzung von Wasserstoffisotopen. Gewaltige Magnetkräfte, erzeugt von supraleitenden Spulen, halten das Plasma, eine Mixtur aus Atomkernen und Elektronen, in der Brennkammer fest. Und zwar so, dass es die Wände nicht berührt.
Doch das Plasma ist tückisch. Immer wieder büxen Teilchen aus und schießen in die Wand. Das hat zwei unerwünschte Folgen: Die Wand wird auf Dauer zerstört und die Teilchen, die aus ihr herausgeschossen werden, verunreinigen das Plasma. Dessen Temperatur bricht dann dramatisch ein, sodass der Fusionsprozess unterbrochen wird.
Jülicher Forscher leiteten die Rekordfusion
Mit dem geballten Wissen, das Fusionsforscher in aller Welt gesammelt haben, und einer neuen Technik ist es jetzt gelungen, ein heißes Plasma 30 Sekunden lang von den Wänden der Brennkammer fernzuhalten, die extreme Temperatur also zu erhalten. Das gelang am chinesischen Fusionsexperiment EAST, einem so genannten Tokamak. Das ist eine Bauform, die in der einstigen Sowjetunion entwickelt worden ist und weltweit am häufigsten realisiert wurde.
Den Versuch, der zum Weltrekord führte, leitete Yunfeng Liang, Professor am Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrums Jülich. Dort wird im Fusionsexperiment Textor seit Jahrzehnten die so genannte Plasma-Wand-Wechselwirkung erforscht. Ziel ist es, Werkstoffe zu finden, die das Plasma nicht allzu negativ beeinflussen. Was allerdings für den erfolgreichen Test in China nicht ausreichte. Zusätzlich traktierten die Forscher das Plasma mit magnetischen Störfeldern, die Plasmaausbrüche, die an den Wänden enden, mildern. Zu den Vorreitern dieser Technik, die weltweit erprobt wird, gehört der Jülicher Professor.
ITER soll von den Erfahrungen in China profitieren
Doch auch damit war es nicht getan. In China schossen die Wissenschaftler zusätzlich hochfrequente elektromagnetische Wellen ins Plasma, und zwar so zielgenau, dass die Ausbrüche weiter eingedämmt wurden. „Die beschriebene Methode wird sicherlich auch Einfluss auf die langfristige Planung von ITER haben“, glaubt Professor Ulrich Samm. Er leitet gemeinsam mit Professor Christian Linsmeier den Forschungsbereich Plasmaphysik am Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, in dem wesentliche Voraussetzungen für die Entwicklung der neuen Methode geschaffen wurden. Yunfeng Liang leitet dort die Arbeitsgruppe „Aktive Kontrolle von Instabilitäten in Tokamak-Plasmen“.
ITER ist ein Fusionsreaktor, der bis 2020 im französischen Cadarache fertiggestellt werden soll. Daran sind alle Staaten der Welt beteiligt, die Fusionsforschung betreiben. In diesem Reaktor soll ein Fusionsprozess erstmals minutenlang in Gang gehalten werden.
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