Kernfusion: Zwei junge Physiker lösen das Problem der Runaway-Elektronen

Ein funktionierender, permanent Energie bereitstellender Fusionsreaktor mag zwar noch weit in der Zukunft sein, aber dank weltweit existierender Forschungsprojekte und deren Ergebnisse sind wir inzwischen einen ganzen Schritt weiter an der Verwirklichung des Traumes von weitestgehend sauberer, unbegrenzt zur Verfügung stehender Energie. Die Erforschung der Fusionsenergie stellt ohne Zweifel eine Vielzahl von Herausforderungen bereit. Zwei junge Physiker haben nun eines der großen Probleme gelöst, die einem funktionierendem Fusionsreaktor im Weg stehen.

Runaway-Elektronen: Gefahr im Inneren des Reaktors

Kernfusion ist der Prozess, die auch hinter dem „Brennen“ der Sonne steht. Tief im Inneren der Sonne werden Wasserstoffatome zusammengepresst und bilden Helium. Dieser Fusionsprozess setzt gewaltige Mengen von Energie frei, benötigt aber auch hohen Druck und hohe Temperaturen. Weltweit wird daran gearbeitet, diesen Prozess kontrolliert auf der Erde ablaufen zu lassen.

Letztes Jahr gelang es Forschern am MIT, Plasma unter bisher in keinem Fusionsreaktor erreichten Druck zu setzen. Und nun lösten zwei Forscher der Chalmers University of Technology ein weiteres Puzzleteil auf dem Weg zu Fusionsenergie.

Eines der Probleme bei der Entwicklung moderner Tokamak-Reaktoren sind sogenannte Runaway-Elektronen. Dabei handelt es sich um Elektronen mit extrem hoher Energie, die plötzlich und unvermittelt auf extrem hohe Geschwindigkeiten beschleunigen und den Reaktor zerstören können.

Forscher machen Runaway-Elektronen kontrollierbar

Die Doktoranden Linnea Hesslow und Ola Embréus von der Chalmers University of Technology haben einen Prozess entwickelt, mit dem diese Runaway-Elektronen verlangsamt werden können. Dabei bringen sie „schwere Ionen“ wie etwa Neon oder Argon in den Reaktor ein. Wenn die Elektronen mit den hohen Ladungen in den Kernen der Ionen kollidieren, werden sie langsamer und sind einfacher zu kontrollieren. „When we can effectively decelerate runaway electrons, we are one step closer to a functional fusion reactor“, so Linnea Hesslow.

Hesslow und Embréus gelang es, ein Modell zu erschaffen, mit dem sie die Energie und das Verhalten der Elektronen voraussagen können. Mit Hilfe von mathematischen Methoden und Plasma-Simulationen können die Physiker die Geschwindigkeit der Runaway-Elektronen kontrollieren, ohne dabei den Fusionsprozess im Reaktor zu unterbrechen.

Auf den Weg in eine Zukunft mit Fusionsenergie

Die Herausforderungen, die sich bei der Arbeit an Kernfusion stellen, sind nicht leicht zu meistern. Aber mit jeder kleinen Entdeckung wie die der beiden jungen Physiker kommen wir näher an einen funktionierenden Fusionsreaktor heran. Das Team der Chalmers University ist sehr optimistisch, was die Zukunft angeht.

„Many believe it will work, but it’s easier to travel to Mars than it is to achieve fusion. You could say that we are trying to harvest stars here on earth, and that can take time. It takes incredibly high temperatures, hotter than the center of the sun, for us to successfully achieve fusion here on earth. That’s why I hope research is given the resources needed to solve the energy issue in time“, so Hesslow.

via Chalmers University of Technology