Forschern gelingt wichtiger Meilenstein für Kernfusion

Energie aus Kernfusion klingt fast zu schön, um jemals wahr zu werden. Sie verspricht nämlich, fast unendlich viel saubere Energie zu liefern. Doch was in der Theorie relativ simpel klingt, steht in der Praxis vor riesigen Hürden. 

Neue Forschungsergebnisse versprechen allerdings, dass man auf dem Weg hin zur Kernfusion mindestens einen großen Schritt gemacht hat. Ein Team am renommierten MIT (Massachusetts Institute of Technology) hat nämlich neue Materialien und eine neue Magnettechnologie erfolgreich getestet. 

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Extremes Magnetfeld benötigt

Bei der Kernfusion werden Kerne von Wasserstoffatomen miteinander verschmolzen, was normalerweise nur im Inneren von Sternen - beispielsweise unserer Sonne - stattfindet. Um diesen Prozess auf der Erde nachzuahmen, müssen die Atome auf mehrere Millionen Grad aufgeheizt werden. 

Um das erhitzte Plasma in der Schwebe zu halten, benötigt es ein extrem leistungsstarkes Magnetfeld. Die dafür verwendeten Elektromagnete bestehen aus supraleitenden Spulen. Und genau hier setzt die Forschung des MIT an. Der dort entwickelte Magnet soll wesentlich effizienter sein als bisherige Ansätze. 

Um ein solches Magnetfeld zu erzeugen, benötigt man enorm viel Energie, sodass sich bislang noch kein positiv effizienter Output eines Kernfusionsreaktors gerechnet hätte. Der neue MIT-Magnet könnte das nun ändern. 

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Neuer Supraleiter verwendet

Einerseits müssen die Supraleiter des MIT-Magneten nicht wie bei anderen Lösungen auf 3 Kelvin (-270 Grad Celsius) heruntergekühlt werden. Es reichen bereits 20 Kelvin (-253 Grad Celsius). Das bedarf zwar immer noch einen enormen Energieeinsatz, die 17 Grad sollen aber einen wesentlichen Unterschied machen, wie es in einer Aussendung des MIT heißt.   

Die eingesetzten Supraleiter bestehen aus einem Material, das das Forschungsteam als REBCO bezeichnet. Das steht für "rare-earth barium copper oxide" - eine Verbindung aus Seltenen Erden, Barium, Kupfer und Sauerstoff.

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Leistungsstarkes Magnetfeld erzeugt

Bei dem neuen Supraleiter kann laut MIT auf eine aufwendige Isolierung zwischen den einzelnen Leitungen verzichtet werden. Das spare Platz, hebe die Effizienz und mache die Konstruktion einfacher. Bei dem Forschungsmagneten wurden 300 Kilometer Supraleiter verlegt.

Der 9 Tonnen schwere Supermagnet des MIT erreicht übrigens ein dauerhaft stabiles Magnetfeld von einer Stärke von 20 Tesla. Zum Vergleich: Medizinische Geräte für die Magnetresonanztomografie (MRT) erreichen kurzzeitig 3 Tesla, das Erdmagnetfeld kommt auf 0,00005 Tesla. Der Forschungsreaktor ASDEX Upgrade in Garching bei München schafft immerhin 4 Tesla.

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Der Magnet wurde am MIT durch eine Reihe von Szenarien geschickt und bis an die Leistungsgrenzen gebracht. Alle Tests seien erfolgreich verlaufen, sodass sich der Magnet samt Supraleitern nun für den Einsatz in einem echten Fusionsreaktor. 

Veröffentlicht wurden die Forschungsergebnisse in mehreren Fachartikeln, die hier zu finden sind.