Startup will Fusionsenergie in den nächsten fünf Jahren verwirklichen

Fusionskraftwerke gelten als potentielle Lösung, um den Energiebedarf der Menschheit langfristig aus sauberen Quellen zu decken. Weltweit wird an der Technologie gearbeitet. Spötter merken schon seit längerem an, dass funktionierende Fusionskraftwerke ständig 50 Jahre entfernt zu sein scheinen. Das Startup Commonwealth Fusion Systems, das aus als Ausgründung aus der Fusionsforschung des Massachusetts Institute of Technology (MIT) hervorging, will in noch nicht einmal fünf Jahren so weit sein, ein funktionierendes Kraftwerk vorstellen zu können.

Kleinere Reaktoren dank neuer Supraleiter-Magneten

Das Ziel von Commonwealth Fusion Systems kann als eine Art Anti-ITER bezeichnet werden: Der von dem Startup gebaute Reaktor soll klein und schnell zu bauen sein – und außerdem wesentlich günstiger werden als das ITER-Projekt in Frankreich. Die ersten Bauarbeiten des Projekts haben bereits begonnen. 2025 soll die Anlage laufen und Strom liefern.

Allerdings gibt es Gründe dafür, dass das ITER-Projekt einen so großen und teuren Reaktor produziert. Denn in dem extrem heißen Plasma eines Fusionsreaktors entstehen kontinuierlich Turbulenzen und Filamente. Der ständige Drang von Teilchen, aus dem Magnetfeld des Reaktors zu entkommen, resultiert in einem Energieverlust des Plasmas. Die Energie-Einschlusszeit, also die Zeit, die ein heißes Teilchen des Plasmas im Durchschnitt braucht, um von der Plasmamitte in die kälteren Außenzonen zu kommen. Je größer der Reaktorbehälter ist, desto länger ist auch die Energie-Einschlsszeit.

In der Theorie ist es möglich, kleinere und kompaktere Fusionsreaktoren zu bauen. Lange war dies allerdings wirklich nur theoretisch am Reißbrett machbar, da für derartige Reaktoren sehr starke Magneten benötigt werden. Vor einigen Jahren wurden jedoch Hochtemperatur-Supraleiter entwickelt, mit denen auch kleinere Reaktoren umsetzbar sind. Einen solchen supraleitenden Magneten hat Commonwealth Fusions entwickelt – wenngleich bisher nur als Prototyp. Dieser soll später baugleich in dem Prototyp des Reaktors verwendet werden. Im Rahmen eines Tests letztes Jahr erreichte das Unternehmen eine magnetische Feldstärke von 20 Tesla, was den Magneten etwa doppelt so stark macht wie den vergleichbaren Magneten des ITER-Projekts, der auf konventionellen supraleitenden Materialien basiert. Statt Niob-Titan- oder Niob-Zinn-Materialien, wie sie für die Magneten des ITER-Projekts verwendet werden, nutzt Commonwealth für Hochtemperatur geeigneten Supraleiterdraht aus Yttrium-Barium-Kupfer-Oxid.

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Fusionsreaktor mit 18 Magneten

Das von Commonwealth verwendete Material ist schwer zu verarbeiten und wird in dünnen Schichten auf einem Trägermaterial aufgebracht. Anschließend wird dieses beschichtete Trägermaterial zu Stapeln verarbeitet, die den erforderlichen Strom führen können. In dem Testmagneten wurden diese Stapel dann zu Schleifen aufgewickelt. In dem Magneten finden sich 16 dieser Spulen mit je 16 Windungen. Der gesamte Magnet wiegt etwa 10 Tonnen und ist drei Meter Hoch.

In dem Reaktorprototyp namens SPARC, der gerade in Devens in den USA entsteht, werden am Ende 18 dieser Magneten verbaut werden, um das Magnetfeld zu erschaffen, das das Plasma kontrolliert. Nach Berechnungen des Commonwealth-Teams soll SPARC schließlich bis zu elfmal mehr Energie erzeugen, als er verbraucht.

Allerdings sehen Außenstehende noch mehrere technische Herausforderungen, denen sich das Unternehmen wird stellen müssen. So müsse Commonwealth noch testen, wie gut die Komponenten der größeren Belastung bei der Zusammenarbeit aller 18 Magnete standhalten, merkt Edward Morse an, Professor an der University of California in Berkeley. Allerdings attestiert er Commonwealth bessere Chancen, einen funktionierenden Reaktor zu bauen, als anderen Fusion-Startups. „Sie behalten den konventionellen Tokamak-Ansatz bei, ersetzen aber den Magneten durch etwas Neumodisches. Das ist es, was mir an dem Projekt gefällt: nur ein großer Sprung nach dem anderen, bitte„, so der Forscher.

via Commonwealth Fusion Systems