Kernfusion Weltweit leistungsfähigster Elektromagnet für Fusionsreaktor

Autor / Redakteur: pte / Dipl.-Ing. (FH) Thomas Kuther

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

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Ein Team bei der Arbeit an dem Magneten im Teststand am MIT. Die Forschung, der Bau und die Tests dieses Magneten waren die größte Einzelaktivität des Sparc-Teams, das auf 270 Mitglieder angewachsen ist.
Ein Team bei der Arbeit an dem Magneten im Teststand am MIT. Die Forschung, der Bau und die Tests dieses Magneten waren die größte Einzelaktivität des Sparc-Teams, das auf 270 Mitglieder angewachsen ist.
(Bild: Gretchen Ertl, CFS/MIT PSFC)

Der erste Fusionsreaktor, der mehr Energie freisetzt, als er verbraucht, rückt dank Forschern des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und des Start-ups Commonwealth Fusion Systems (CFS) 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 (–253 °C) haben. Magnetspulen halten in Fusionsreaktoren das sogenannte Plasma, das aus radioaktiven Isotopen des Wasserstoffs (Deuterium und Tritium) besteht, im Reaktionsraum fest, sodass es mit den Wänden nicht in Berührung kommt. Das ist wichtig, weil das Plasma eine Temperatur von mindestens 100 Mio. °C haben muss, damit die Isotope miteinander zu Helium-Atomkernen verschmelzen. Die dabei erzeugte Energie lässt sich nutzen.

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Erster Fusionsreaktor soll 2025 in Betrieb gehen

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“, schwärmt 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.

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