Flüssiges Lithium soll Fusionsreaktoren kleiner und günstiger machen

In einem Tokamak-Fusionsreaktor wird ein Plasma aus ionisierten Gasen so weit erhitzt, bis sich die Atomkerne verschmelzen und dadurch wieder Energie freigesetzt wird. Das Problem dabei: Das heiße Plasma darf die Wände des Reaktors nicht berühren, da das Plasma dadurch abkühlen und die Reaktorwand beschädigen würde. Deshalb wird das heiße Plasma durch ein Magnetfeld quasi in der Schwebe gehalten. Forschungsergebnisse zeigen, dass flüssiges Lithium auf den Innenwänden eines Tokamak diese Fusionsreaktion vereinfachen könnten. 

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Plasmageigenschaft wird ausgenützt

Forscher*innen des Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) nutzten nun eine bestimmte Eigenschaft des Plasmas aus, um zu überprüfen, ob eine flüssige Lithiumbarriere die Fusionsreaktion im Tokamak verbessern könnte. 

Jüngste Experimente der Forscher*innen zeigten, dass die Lithiumbeschichtung im Inneren der Tokamak-Wand die hohe Temperatur des Plasmas aufrechterhielt: „Die Ergebnisse waren sehr vielversprechend – flüssiges Lithium bildet nicht nur eine Wand, die dem Kontakt mit einem 2 Millionen Grad heißen Plasma standhält, es verbessert sogar die Leistung des Plasmas“, wird der Physiker Richard Majeski in einer Aussendung zitiert.

Höhere Dichte

Die Beschichtung verbesserte die Plasmadichte deutlich. Bei vergleichbaren Versuchen mit festem Lithium war dieser Effekt geringer. Diesen Unterschied führen die Forscher darauf zurück, dass eine winzige Menge Lithium aus der Flüssigkeit verdampft und dann in das Plasma eindringt. Durch diese "Verunreinigung" verändere sich die Dynamik des Plasmas zum Positiven: Laut den Physikern steigert dieser Prozess die Plasmadichte – das ist ein Vorteil für die Kernfusion.

Kleinere und billigere Tokamaks

„Der Zweck dieser Geräte ist, die Energie zu begrenzen“, sagte Dennis Boyle, ein angestellter Forschungsphysiker am PPPL. „Wenn Sie eine viel bessere Energieeindämmung hätten, könnten Sie die Maschinen kleiner und kostengünstiger machen. Das würde das Ganze viel praktischer und kostengünstiger machen, sodass Regierungen und Industrie mehr darin investieren wollen.“

Die Lithiumschicht könnte auch dazu beitragen, dass Fusionsreaktoren seltener repariert werden müssen. Denn es bildet eine Art Schutzbarriere gegen starke Hitze, die dem Tokamak zusetzt.