Neuer Rekord bei Experiment für Fusionsenergie aufgestellt

Das Start-up Realta Fusion vermeldet einen neuen Rekord. Gemeinsam mit der Universität von Wisconsin hat man das stärkste stabile Magnetfeld bei einem Plasma-Experiment erzielt.

Dazu wurde die WHAM-Versuchsanlage der Universität genutzt, mit der an Fusionsenergie geforscht wird. Das darin erzeugte Plasma konnte mit einem Magnetfeld mit einer Stärke von 17 Tesla gehalten werden. Zwar gibt es schon experimentelle Elektromagnete, die Feldstärken mit 18 und 20 Tesla erreichen – allerdings wurde mit diesen bisher kein Plasma mit diesen Stärken festgehalten.

Nötig sind solche extrem starken Magnete etwa für Tokamak-Reaktoren. Bei diesen Fusionsreaktoren entsteht durch die Verschmelzung von Atomkernen Plasma, das über 100 Millionen Grad Celsius heiß wird. Ohne dem Magnetfeld würde es sich destabilisieren und durch die Reaktorwände brennen.

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Magnetic Mirror: Ein Magnetfeld mit Flaschenhals

Der aktuelle Rekord wurde mit Magneten aus Hochtemperatursupraleitern (HTSL) erreicht. Der Name täuscht hier: Die Hochtemperatur bezieht sich auf die kritische Temperatur von normalen Supraleitern, die ihre hochleitenden Eigenschaften nahe dem absoluten Nullpunkt haben (-273,15 Grad Celsius). Die Temperatur für HTSL liegt aktuell zwischen -196,2 Grad Celsius und -135 Grad Celsius.

Die Magneten aus HTSL wurden für Magnetic Mirror genutzt. Dabei ist das Magnetfeld an den Enden stärker als im Zentrum. Man kann sich den Verlauf der Magnetfeldlinien wie einen Flaschenhals vorstellen. Daher wird die Technik auch magnetische Flasche genannt.

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Durch die zunehmende Magnetfeldstärke an den engen Enden werden die Teilchen im Feld abgebremst und wieder Richtung der Mitte zurückgeworfen. Hier spricht man von einem Spiegeleffekt – daher der Name Magnetic Mirror.

Mit Magnetic Mirror wurde schon in den 80er-Jahren experimentiert, um Plasma zu kontrollieren. Die Technik geriet aber in Vergessenheit. Laut Realta haben aber die Fortschritte bei HTSLs dafür gesorgt, dass Magentic Mirror eine valide Technik für die Realisierung von Fusionsenergie wird.

Ein Schritt zum dichteren Plasma

Das starke Magnetfeld wurde für weniger als eine Sekunde gehalten, was normal für den aktuellen wissenschaftlichen Stand der Forschung zu Fusionsenergie ist. Der aktuelle Rekord sei ein erster Schritt, der weitere Rekorde nach sich ziehen wird. Das starke Magnetfeld soll mit anderen Innovationen kombiniert werden, wie Hochleistungs-Plasmaerhitzern und fortschrittlichen Systemen zur Plasmakontrolle. Dadurch wird erwartet, dass in WHAM Rekorde für die Plasmadichte aufgestellt werden.

Je dichter das Plasma in Fusionsreaktoren ist, desto mehr Fusionreaktionen finden statt. Das bedeutet mehr Energieausbeute. Als eine Faustregel gilt derzeit: Für jede Verdoppelung der Stärke des Magnetfelds, wird die Energieausbeute des Reaktors um das 16-fache höher. Und das wiederum ist ein wichtiger Schritt, um Fusionsenergie zur kommerziellen Reife zu bringen.

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Bis es soweit ist, müssen noch viele Probleme gelöst und die ebenso vielen Lösungen zu funktionalen Systemen kombiniert werden. Einige Unternehmen streben an, schon zwischen 2030 und 2035 Prototypen von Fusionskraftwerken ans Stromnetz anzuschließen. Experten rechnet aber damit, dass es mindestens bis 2050 dauern wird, bis Fusionsreaktoren tatsächlich effizient sind – also mehr Energie erzeugen als nötig ist, um das Plasma zu zünden und im Magnetfeld zu halten.