Chinas "Künstliche Sonne" erreicht Plasmarekord

Die "Künstliche Sonne" Chinas, der Fusionsreaktor Huanliu-3 (HL-3), soll einen persönlichen Rekord aufgestellt und erstmals Plasma auf über 100 Millionen Grad Celsius erhitzt. Laut dem Magazin Nuclear Engineering International näherte sich zudem die Energieerhaltung jenen Werten, die es braucht, um eine Fusion zu starten.

Beim HL-3 handelt es sich um einen Tokamak, bei dem das heiße Plasma durch Magnete in einer donutförmigen Brennkammer in der Schwebe gehalten wird. Die Werte wurden in einem speziellen Betriebsmodus erreicht, in dem die Ionen (geladene Atome) im Plasma doppelt so stark erhitzt werden wie die Elektronen. 

Gemeint ist damit wohl der "Hot Ion Mode", bei dem Energie direkt in die Ionen injiziert wird. Sogar im weniger effizienten L-Modus lag die Temperatur (bzw. der Energieeinschluss) bei 9,4 Kiloelektronenvolt, was in etwa 109 Millionen Grad Celsius entspricht. Das spreche für die Stabilität des Systems.

Heiz- und Einschlusssystem verbessert

Der Hitzerekord wurde erreicht, weil das Heiz- und Einschlusssystem von HL-3 verbessert wurde. Durch die NBI-Heizung (Neutral Beam Injection) werden Atome beschleunigt und in das Plasma geschossen. In dem Experiment wurde das Plasma mit einer Leistung von bis zu 5 Megawatt erhitzt.

Gleichzeitig verwendete die Forscher eine spezielle Magnetfeldkonfiguration, um das Plasma zu stabilisieren und länger zu halten. Dadurch konnte auch die Energie länger als üblich gespeichert werden.

Wie hoch die Temperaturen genau gestiegen sind und wie lange sie anhielten, ist nicht klar. Bereits im Frühjahr vermeldete die South Chinese Morning Post, dass Ionentemperaturen von 117 Millionen Grad Celsius und Elektronentemperaturen von 160 Millionen Grad Celsius erreicht wurden. Inwiefern der jetzige Rekord den vorherigen übertrifft, ist ebenso unklar.

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Weitere Experimente mit HL-3 sollen nun untersuchen, wie man überschüssige Wärme effizient abführen kann, um damit in Zukunft etwa auch Wasser zu erhitzen und eine Dampfturbine zu betreiben. Auch sollen Instabilitäten während des Langzeitbetriebs verhindert werden. Dazu werden neue Arten von Divertoren getestet - eine Vorrichtung, die das Fusionsplasma vom Helium befreit, das bei der Fusion entsteht. Dieses destabilisiert das Plasma und muss daher während des Betriebs "herausgefiltert" werden.

Nicht der erste 100-Millionen-Grad-Reaktor

Huanliu-3 ist zudem nicht der erste Fusionsreaktor, der Temperaturen von mehr als 100 Millionen Grad erreicht. Die Liste ist lang und umfasst etwa den deutschen Reaktor ASDEX Upgrade, den US-amerikanischen DIII-D und den südkoreanischen KSTAR. Die Temperatur gilt als Schwellenwert, bei der die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium in großem Maßstab miteinander verschmelzen.