Fusionskraft gilt seit langem als der heilige Gral alternativer Energie. Saubere, reichlich vorhandene Energie, die durch einen sich selbst erhaltenden Prozess erzeugt wird, bei dem Atomkerne bei extrem hohen Temperaturen verschmelzen. Dies zu erreichen, ist seit über einem halben Jahrhundert das Ziel von Atomforschern und Physikern, aber die Fortschritte sind langsam. Während die Wissenschaft hinter der Fusionskraft solide ist, war der Prozess nicht gerade praktisch.
Kurz gesagt, die Fusion kann nur dann als brauchbare Energieform angesehen werden, wenn die zur Initiierung der Reaktion verwendete Energiemenge geringer ist als die erzeugte Energie. Glücklicherweise wurden in den letzten Jahren einige positive Schritte in Richtung dieses Ziels unternommen. Das neueste stammt aus China, wo Forscher des Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) kürzlich berichten, dass sie einen Fusionsmeilenstein erreicht haben.
Im Laufe der Jahre wurden viele verschiedene Fusionskonzepte vorgeschlagen und getestet. Derzeit sind die beiden beliebtesten Konstruktionen der Trägheitsbegrenzungsansatz und der Tokamak-Reaktor. Im ersteren Fall werden Laser verwendet, um Pellets aus Deuteriumbrennstoff zu verschmelzen, um eine Fusionsreaktion zu erzeugen. Bei letzterem handelt es sich um eine torusförmige Einschlusskammer, die Magnetfelder und einen internen Strom verwendet, um hochenergetisches Plasma einzuschließen.
Mit einem Tokamak, der drei unterschiedliche Merkmale aufweist - einen nicht kreisförmigen Querschnitt, vollständig supraleitende Magnete und vollständig aktiv wassergekühlte plasmabeschichtete Komponenten (PFCs) - gaben Wissenschaftler der EAST-Anlage letzte Woche bekannt, dass sie Wasserstoffgas erzeugen können war dreimal heißer als der Kern der Sonne (ca. 50 Millionen ° C) und konnte diese Temperatur für rekordverdächtige 102 Sekunden halten.
Dies ist keine geringe Leistung, da Begrenzung und anhaltende Temperaturen für die Erzeugung von Fusionskraft wesentlich sind. Einmal initiiert, müssen Fusionsreaktoren in der Lage sein, die Reaktion über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten, hauptsächlich weil die Menge an Energie, die erforderlich ist, um sie zu initiieren, beträchtlich ist. Aber natürlich ist es ziemlich schwierig und potenziell gefährlich, ein solches Hochenergieplasma aufrechtzuerhalten und einzuschränken.
Die EAST-Anlage, die Teil des Instituts für Physikalische Wissenschaft in Hefei in Jiangshu ist, ist in der Lage, hochenergetisches Plasma über eineinhalb Minuten lang aufrechtzuerhalten und damit einen Schritt voraus im globalen Fusionswettlauf. Durch die Wiederherstellung der stabilen Bedingungen, unter denen die Fusion auf natürliche Weise stattfindet - d. H. Im Inneren der Sonne - könnte die Menschheit dem Traum von sauberer und praktisch unbegrenzter Energie einen Schritt näher kommen.
Aber natürlich gibt es eine gewisse Skepsis gegenüber dieser Behauptung. Bisher gab es nur die Ankündigung des Instituts für Physik, weiterzumachen. Und bis Peer-Review-Ergebnisse vorliegen, bleibt die Behauptung unbestätigt. Sollten sich ihre Ergebnisse jedoch bestätigen lassen, wird es wahrscheinlich einen Wettbewerb geben, um zu sehen, wer zunehmend gute Ergebnisse erzielen kann. Und dieser Wettbewerb könnte schon laufen!
Nur wenige Tage bevor die EAST-Einrichtung diesen Meilenstein bekannt gab, machten Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) in Deutschland eine eigene Ankündigung. Hier behaupteten Forscher, dass es dem Wendelstein 7-X (W7X) Stellarator - dem größten Fusionsreaktor seiner Art - erstmals gelungen sei, Wasserstoffplasma zu produzieren und aufrechtzuerhalten.
Ähnlich wie ein Tokamak verwendet ein Stellerator verdrillte Ringe und externe Magnete, um das Plasma einzuschränken. Als eines der bekanntesten Beispiele für einen Stellarator konnte der Wendelstein 7-X Wasserstoffgas auf eine Temperatur von 80 Millionen Grad Celsius erwärmen und diese Plasmawolke eine Viertelsekunde lang aufrechterhalten. Kurz gesagt, sie erreichten eine Reaktion, die mehr Energie produzierte, aber viel weniger Zeit.
In den kommenden Jahren werden weitere Neuigkeiten an der Fusionsfront erwartet, da Projekte wie der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) online gehen. ITER befindet sich in Südfrankreich und wird den weltweit größten experimentellen Tokamak-Reaktor einsetzen. Es wird das bislang größte Fusionsexperiment sein. Die EAST-Einrichtung hat angegeben, dass sie beabsichtigt, direkt an ITER beteiligt zu sein, und ihre Erfahrung und ihr Fachwissen einbringen wird.
Obwohl wir noch viele Jahre von Fusionsreaktoren entfernt sind, die alle unsere Energieprobleme lösen, ist es gut zu wissen, dass wir die entsprechenden Schritte unternehmen, um dies zu verwirklichen. Wer weiß? Eines Tages könnten unsere Kinder (oder Enkelkinder) auf das frühe 21. Jahrhundert als die „Zeit vor der Fusion“ zurückblicken und sich fragen, wie es uns jemals gelungen ist, durchzukommen!
