Rekord im Fusionsreaktor: Reaktion wird sechs Minuten lang aufrechterhalten

Fusionsenergie gilt als Energielieferant der Zukunft. Allerdings sind wir noch deutlich von kommerziellen Fusionskraftwerken entfernt. Es gibt zwar immer wieder Fortschritte, aber ein klarer Weg, der zu einer nachhaltigen Energieversorgung der Menschheit mit Fusionsenergie führt, zeichnet sich bisher noch nicht ab. In die Kategorie der Fortschritte fällt auch ein neuer Rekord, der kürzlich am Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) aufgestellt wurde: Im dortigen WEST Reaktor konnte die Fusionsreaktion über sechs Minuten hinweg aufrechterhalten werden.

Der WEST-Reaktor am PPPL setzt auf eine Verkleidung aus Tungsten.

Ein wichtiger Schritt nach vorne

Kernfusion ist der Prozess, der im Inneren der Sonne abläuft und das Leben auf der Erde ermöglicht. Leider stellt es sich bisher als schwierig heraus, diese Reaktion auf der Erde so zu duplizieren, dass sie zur Energiegewinnung genutzt werden kann. Das zerstörerische Potential der Kernfusion wurde bereits erschlossen: Die Reaktion steht hinter den gewaltigen Explosionen, die von Wasserstoffbomben verursacht werden. Die Nutzung der Reaktion zur Energiegewinnung ist derzeit jedoch noch nicht möglich. Dabei besteht die Herausforderung nicht nur darin, einen Reaktor zu bauen, in dem die Kernfusion stabil ablaufen kann, sondern auch, die Reaktion so zu ermöglichen, dass sie mehr Energie erzeugt als nötig ist, um sie aufrechtzuerhalten. Und zu guter Letzt müsste dieser Reaktor dann auch in größerem Maßstab kommerziell nutzbar sein, um eine Rolle in der Energieversorgung der Menschheit spielen zu können.

Laut dem PPPL, das vom US Department of Energy unterhalten wird, wurde in dem Experiment mit dem WEST-Reaktor (W Environment in Steady-state Tokamak) kein absoluter Rekord aufgestellt. Die Forscher:innen erreichten eine sechsminütige Reaktion, nachdem sie 1,15 Gigajoules Energie zugeführt hatten – andere Reaktoren konnten bessere Werte erreichen. Allerdings punktet der WEST-Generator mit seinem Potential für die praktische Nutzbarkeit.

Reaktion in Tungsten-Umgebung

Der Reaktor befindet sich im Forschungszentrum Cadarache, Bouches-du-Rhône in der Provence. Es handelt sich um eine neu konfigurierte Version des Tore Supra Tokamak Reaktors. Währden der sechsminütigen Reaktion erreichte das Plasma in der Magnetfalle des Reaktors eine Temperatur von etwa 50 Millionen Grad Celsius und produzierte 15 Prozent mehr Energie bei doppelter Plasmadichte.

Die Besonderheit an der Reaktion war aber, dass es sich bei dem WEST-Reaktor um einen Reaktor handelt, der mit dem Element Tungsten ausgekleidet ist. Frühere Versionen waren mit Graphit ausgekleidet. Dies resultiert zwar einer besseren Performance, allerdings hat Graphit auch die Eigenschaft, das für die Reaktion verwendete Tritium zu absorbieren. Für einen Reaktor, bei dem die Effizienz eine entscheidende Rolle spielt, ist das nicht gerade eine wünschenswerte Eigenschaft. Tungsten weist diese Eigenschaft ebenfalls auf, allerdings wird deutlich weniger Tritium aufgenommen. Dafür können Tungsten-Atome in das Plasma gelangen und dieses abkühlen.

Die Forscher:innen vom PPPL betonen, dass auch der WEST-Reaktor noch weit entfernt von einer praktischen Nutzbarkeit ist. Allerdings gelang ihnen in dem Experiment ein deutlicher Schritt nach vorne, wenn es darum geht, den Reaktor zu perfektionieren.

„The tungsten-wall environment is far more challenging than using carbon. This is, simply, the difference between trying to grab your kitten at home versus trying to pet the wildest lion„, erläuterte ein Mitarbeiter des PPPL.

via Princeton Plasma Physics Laboratory