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pte20210909013 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Super-Magnetspule für Fusionsreaktor gebaut

MIT und CFS entwickeln leistungsfähigsten Elektromagneten der Welt mit Feldstärke von 20 Tesla


Endmontage des Hochleistungs-Magneten (Foto: Gretchen Ertl, CFS/MIT)
Endmontage des Hochleistungs-Magneten (Foto: Gretchen Ertl, CFS/MIT)

Cambridge (pte013/09.09.2021/12:00) - Der erste Fusionsreaktor, der mehr Energie freisetzt, als er verbraucht, rückt dank Forschern des Massachusetts Institute of Technology http://mit.edu und des Start-ups Commonwealth Fusion Systems (CFS) http://cfs.energy näher. Denn die Experten haben den mit einer Feldstärke von 20 Tesla leistungsfähigsten Elektromagneten der Welt gebaut.

Klirrend kalte Spulen

Der Strom, der das gewaltige Magnetfeld erzeugt, fließt widerstandslos durch die Spulen, weil diese eine Temperatur von 20 Kelvin (minus 253 Grad Celsius) haben. Magnetspulen halten in Fusionsreaktoren das sogenannte Plasma, das aus radioaktiven Isotopen des Wasserstoffs (Deuterium und Tritium) besteht, im Reaktionsraum fest, so dass es mit den Wänden nicht in Berührung kommt. Das ist wichtig, weil das Plasma eine Temperatur von mindestens 100 Millionen Grad Celsius haben muss, damit die Isotope miteinander zu Helium-Atomkernen verschmelzen. Die dabei erzeugte Energie lässt sich nutzen.

In bisher gebauten Versuchsanlagen ist der Energiebedarf zum Aufheizen des Plasmas meist größer als die entstehende Fusionsenergie. Mit den mächtigen neuen Magneten, die im Rahmen des SPARC-Programms entwickelt wurden, könnte sich das Verhältnis nun aber umkehren. MIT und CFS wollen bereits 2025 den ersten Fusionsreaktor in Betrieb nehmen, der mehr Energie erzeugt als er verbraucht. Strom wird er allerdings nicht erzeugen können, aber möglicherweise den Beweis erbringen, dass sich Fusion, die Energiequelle der Sonne, auf der Erde realisieren lässt und zwar mit einer positiven Energiebilanz.

Wasser als Brennstoff

Der Brennstoff für einen Fusionsreaktor lässt sich aus Wasser gewinnen. Er ist nahezu unbegrenzt verfügbar. "Fusion ist eine unerschöpfliche, kohlenstofffreie Energiequelle, die Sie überall und jederzeit einsetzen können. Es ist wirklich eine grundlegend neue Energiequelle", sagt Dennis Whyte, Direktor des Plasma Science and Fusion Center des MIT. MIT und CFS planen eine Bauform namens "Tokamak". Auch Iter, das größte Fusionsexperiment der Welt, das in Frankreich aufgebaut wird, ist ein Tokamak, der mit Spulen arbeitet, die erst bei wenigen Grad über dem absoluten Nullpunkt supraleitend werden. Diese könnten so hohe Feldstärken wie die des MIT/CSF-Magneten nicht erreichen, sagen die MIT-Wissenschaftler abschließend.



(Ende)
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