Der SMART Reactor erzeugte erstes Plasma.

Der SMART Reactor erzeugte erstes Plasma.

© Universidad de Sivilla

Science

Spanischer Fusionsreaktor SMART erreicht wichtigen Meilenstein

Der spanische Forschungsreaktor SMART ist besonders: Der Fusionsreaktor, der an der Universität Sevilla gebaut wurde, besitzt nämlich eine fast kugelförmige Plasmakammer (sphärischer Torus). Im Gegensatz zu anderen Tokamak-Reaktoren, deren Kammern eher Donut-förmig sind, soll das Plasma darin besonders effizient gebildet werden.

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Wie aus einer Pressemitteilung hervorgeht, hat SMART nun einen Meilenstein geschafft: Er konnte erfolgreich erstmals Plasma erzeugen. Laut Professor Manuel García Muñoz trete man nun in die Betriebsphase von SMART ein.

Smart mit einem NT-Plasma.

Smart mit NT-Plasma.

Umgekehrtes Plasma

Das Besondere an SMART ist, dass er verschiedenförmige Plasmen herstellen kann. Mit dem Experimentalreaktor sollen vor allem Plasmen erzeugen lassen, die eine "negative Dreiecksform" haben. 

Normalerweise ist das Plasma im Tokamak D-förmig, es wölbt sich also nach außen. Man spricht auch von positiver Triangularität (▶). Bei der negativen Triangularität (NT) ist das Dreieck quasi umgekehrt - es wölbt sich nicht nach außen, sondern von der äußeren Wand nach innen (◀).

Diese Form soll Instabilitäten minimieren und für ein besseres Wärmemanagement sorgen, die für die praktische Anwendung von Fusionsenergie von entscheidender Bedeutung sind. NT-Plasmen gelten sogar als ähnlich vielversprechend wie "normale Plasmen" im Hocheinschlussmodus.

Dieser tritt auf, wenn die Heizleistung über einen bestimmten Schwellenwert angehoben wird. Dann verändert sich das Plasma so, dass sich die Energieeinschlusszeit ungefähr verdoppelt. Mit Plasma im Hocheinschlussmodus wurde erst kürzlich ein Durchbruch in China erreicht.

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Kompaktere Reaktoren

Durch die umgekehrte D-Form soll es auch möglich sein, Fusionsreaktoren in Zukunft kompakter zu bauen. Die Größe des Torus spielt bei der Stabilität des Plasmas nämlich eine entscheidende Rolle.

Je größer die Kammer, desto langsamer kühlt das Plasma aus. Daher ist der Forschungsreaktor ITER mit seinen 30 Metern Höhe und 30 Metern Breite sehr groß dimensioniert. ITERs Torus hat dabei einen Außendurchmesser von etwa 20 Metern.

Der erste Demonstrationsreaktor DEMO, der aus den Erkenntnissen von ITER entstehen soll, soll weitere 15 Prozent größer sein. Beide Reaktoren sollen mehr Energie produzieren, als benötigt wird, um die Fusionsreaktion in Gang zu setzen und aufrechtzuerhalten.

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Hitze kann besser abgeleitet werden

Weitere Vorteile der negativen Triangularität sind stabilere Plasmen, die die Reaktorwände nicht so stark beanspruchen und eine größere Fläche, an der die Abwärme des Plasmas abgeleitet werden kann. Diese Fläche ist wichtig, um die entstehende Fusionsenergie abzuleiten und damit z. B. Wasser zu erhitzen, um mit einer Dampfturbine Strom zu erzeugen.

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SMART soll der erste sphärische Tokamak werden, in dem Fusionstemperaturen (über 100 Millionen Grad Celsius) mit einem negativ geformten Plasma erreicht werden. Damit soll der Weg für kompakte Fusionskraftwerke geebnet werden. Ob beim ersten "Anfeuern" bereits NT-Plasma hergestellt wurde, ist nicht bekannt. Das Foto aus der Pressemitteilung sieht allerdings nicht danach aus.

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