Fortschritt in der Kernfusionsforschung
Europa, Japan und die ITER-Organisation haben bei ihren Bestrebungen für die Schaffung eines Fusionsreaktors einen neuen Meilenstein erreicht. Fusion for Energy (F4E) hat mit der Unterstützung der Europäischen Kommission, der Japanischen Atomenergiebehörde (JAEA) und der ITER-Organisation den Prototypen eines Supraleiters für ein wichtiges Bauteil des ITER-Projekts erfolgreich getestet. ITER, die weltweit größte experimentelle Fusionsanlage steht in Südfrankreich und soll die durch Kernfusion erzeugte Energie nutzbar machen. Damit würde eine schier unerschöpfliche Stromquelle geschaffen werden, die sicher, umweltfreundlich und kostendeckend ist. Kernfusion, oder die Verschmelzung leichter Kerne zu einem schwereren, ist ein Energie produzierender Prozess, der in Sternen vor sich geht. Durch Kernfusion entsteht wesentlich mehr Energie und weitaus weniger radioaktives Material als bei der Kernspaltung. Sie schafft millionenfach mehr Energie als bei der Verbrennung von Kohle. Seit den 1950er Jahren bemühen sich Forscher darum, die Fusionsenergie in einem begrenzten Raum zu kontrollieren, um daraus Strom zu produzieren. Bei der Kernfusion wird aus einem Ionen-Elektronengemisch ein Plasma gebildet. Ein Problem der Kontrolle der Kernfusion ist, dieses Plasma einzuschließen und auf selbsterhaltende Weise zu entzünden. ITER ist ein internationales Experiment mit einem Reaktor des Typs Tokamak, bei dem das Plasma in einem toroidalen Magnetfeld eingeschlossen wird. Die Bauteile werden von den einzelnen Partnerländern hergestellt. Zu den Hauptkomponenten gehört ein "poloidales" Spulensystem, das benötigt wird, um das Plasmagleichgewicht zu erhalten. Die Spulen bestehen aus Titan und Niobium und formen das Reaktorinnere. Das Spulensystem umfasst eine Hauptspule und sieben Ringspulen, die um einen großen "cable-in-conduit"-Leiter gewickelt und von einem Edelstahlmantel bedeckt sind. Zusammen sollen sie die Magnetfelder liefern, die das Plasma einschließen und seine Position kontrollieren. Weiterhin tragen sie zum magnetischen "Flusswechsel" bei, der den Plasmastrom steigert und erhält. Der Prototyp hat einen Durchmesser von 1,5 m und wiegt sechs Tonnen, gebaut wurde er in Zusammenarbeit zwischen Europa, Japan und Russland. Russische Forscher haben den supraleitenden Draht für die Wicklungen hergestellt und ihre Kollegen aus der EU haben den Mantel beigetragen und den Leiter gewickelt. Die Spule wurde in der Anlage der japanischen Atomenergiebehörde in Naka, Japan, im Beisein von Experten des ITER, aus Europa, Japan, Russland und den USA getestet. Die jüngsten Tests des Spulensystem-Prototypen verliefen erfolgreich, da die Spulen einen stabilen Betrieb bei 52kA in einem 6,3-Tesla Magnetfeld erreichten. Das zeigt, dass der Entwurf des Prototypen für die an ihn gestellten Anforderungen angemessen ist. Dieser Erfolg stellt einen wesentlichen Meilenstein in der Fusionsforschung dar, da das Projekt jetzt zur Beschaffung des nächsten Bauteils übergehen kann: den Leitern für poloidale Felder. ITER ist eines der teuersten wissenschaftlichen Projekte der Welt und die EU trägt fast die Hälfte der Baukosten bei. Der restliche Betrag wird zu gleichen Teilen von China, Indien, Japan, der Republik Korea, Russland und den USA bereitgestellt. Der EU-Beitrag stammt fast vollständig aus dem Euratom-Budget. Das ITER-Projekt hat eine geplante Laufzeit von 30 Jahren. Eines der Projektziele ist es, im Jahr 2018 einen ersten Plasmabetrieb durchzuführen und bis 2050 ein komplettes Elektrizitätswerk zu bauen. Fusion for Energy, ein gemeinsames Unternehmen mit einer Laufzeit von 35 Jahren, soll Europas Position als Weltführer bei der Entwicklung von Fusionsenergie stärken. Die Bereitsteller der Technologie hoffen, dass so unsere wachsenden globalen Energiebedürfnisse ohne die Produktion von Treibhausgasen gestillt werden können.