Meilenstein für weltweit größten Fusionsreaktor

Der größte Kernfusionsforschungsreaktor steht in Japan und wurde vergangene Woche zum ersten Mal "angefeuert". Obwohl der erste Betrieb wohl deutlich kürzer dauerte, ist der Tokamak JT-60SA darauf ausgerichtet, ein 200 Millionen Grad heißes Plasma für 100 Sekunden aufrechtzuerhalten. Damit spielt man in der höchsten Liga der Fusionsreaktoren. 

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Die geglückte Vorführung "beweist der Welt, dass die Maschine ihre grundlegende Funktion erfüllt", sagt Sam Davis, Projektleiter bei Fusion for Energy, einer EU-Organisation, die mit den japanischen National Institutes for Quantum Science and Technology an JT-60SA arbeitet. Bis im Fusionsreaktor allerdings ernsthafte physikalische Experimente durchgeführt werden, dürfte es noch bis zu 2 Jahre dauern.

Die Erkenntnisse von JT-60SA sollen auch beim Bau von ITER helfen, dem gigantischen internationalen Forschungsreaktor, der derzeit in Frankreich gebaut wird. ITER soll erstmals zeigen, dass durch Kernfusion mehr Energie erzeugt werden kann, als zur Herstellung des Plasmas benötigt werden.

Alter Forschungsreaktor von Grund auf neu aufgebaut

Japan bewarb sich Anfang der 2000er-Jahre ebenso als ITER-Standort, die Wahl fiel aber schlussendlich auf Frankreich. Als Ausgleich gab es ein Abkommen zwischen Japan und der EU, das die Modernisierung des japanischen Reaktors JT-60 vorsah. Der Forschungsreaktor gilt seit den 1980er-Jahren als Arbeitspferd der japanischen Fusionsforschung.

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Während das Gebäude rund um JT-60 beibehalten wurde, wurde der Reaktor von Grund auf neu gebaut. Der 15,5 Meter hohe JT-60SA (der Name steht für Japan Tokamak Super Advanced) fasst 135 Kubikmeter an Plasma - etwa ein Sechstel des Volumens des europäischen ITER.

Mehrere Verzögerungen

Der Bau zog sich über 15 Jahre, die Kosten dafür dürften bei kolportierten 400 Millionen Euro liegen, wobei die genauen Kosten unklar sind. Eigentlich sollte JT-60SA bereits 2016 in Betrieb gehen, ein Erdbeben im Jahr 2011 verursachte allerdings Verzögerungen.

Während eines Tests im März 2021 kam es zu einem Kurzschluss in dem Kabel, das eine der supraleitenden Magnetspulen des Reaktors mit Strom versorgte. Der Kurzschluss wurde auf eine unzureichende Isolierung an einer kritischen Kabelverbindung zurückgeführt. Der Vorfall ereignete sich, als der Strom im Stromkreis minimal war, wodurch Schäden an den Magnetspulen abgewendet werden konnten. Dennoch entschied man sich, die Isolierung von 100 Verbindungen zu überprüfen, was 2,5 Jahre in Anspruch nahm. 

Keine Experimente mit Tritium

JT-60SA wird nur Experimente mit Wasserstoff und Deuterium durchführen. Tritium - eine dritte Form von Wasserstoff, die teuer, knapp und radioaktiv ist - wird nicht eingesetzt. Dieser Brennstoff gilt allerdings als die effizienteste Option für die Energieerzeugung, weshalb ITER ab 2035 einen Deuterium-Tritium-Brennstoff verwenden will.

Bis 2050 will Japan auch den ersten Demonstrationsreaktor DEMO bauen, eine Weiterentwicklung von ITER. Dieser soll erstmals zeigen, dass eine kommerzielle Stromerzeugung durch Kernfusion möglich ist.