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Künftige Fusionskraftwerke könnten eine doppelt so hohe Leistungsausbeute haben wie gedacht

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Künftige Fusionskraftwerke könnten eine doppelt so hohe Leistungsausbeute haben wie gedacht
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Blick auf das 100 Millionen Grad Celsius heiße Plasma der Fusionsanlage ASDEX Upgrade in Garching (Bildquelle: IPP).
Unsere Sonne bezieht ihre ungeheure Energiemenge aus der Kernfusion ? der Verschmelzung von Atomkernen. Den gleichen Prozess will man auf der Erde in Fusionskraftwerken zur Energiegewinnung nutzen. Eines der größten Probleme dabei ist der „Einschluss“ des heißen Plasmas. Physikern des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Garching ist es jetzt gelungen, das Plasma mit einer speziellen Anordnung von Magnetfeldern besser zu bändigen. Sie stellen damit eine Verdoppelung der geplanten Leistung des zukünftigen internationalen Testreaktors ITER in Aussicht.

Zur Zündung der Kernfusion ist eine Temperatur von mindestens 100 Millionen Grad Celsius notwendig. Bei dieser Temperatur kann Materie nur noch als Plasma existieren. Im Plasmazustand haben sich die Atome in ihre Bestandteile ? Atomkerne und Elektronen ? aufgetrennt.

Um die Temperatur von 100 Millionen Grad halten zu können, muss man jeglichen Kontakt des Plasmas mit Gefäßwänden verhindern. Da die Teilchen des Plasmas elektrisch geladen sind, ist es möglich, sie mit Magnetfeldern zu beeinflussen. Durch eine geeignete komplexe Anordnung von Magnetfeldern erreicht man den „Einschluss“ des Plasmas.

Bereits vor sechs Jahren war es in der Garchinger Testanlage ASDEX Upgrade gelungen, eine verbesserte Magnetfeldanordnung mit einer sehr guten Wärmeisolation des Plasmas zu entwickeln. Zunächst war nicht klar, ob dieses so genannte „Verbesserte H-Regime“ nur in der Garchinger Fusionsanlage zu verwirklichen war. Doch es gelang inzwischen, dieses Verfahren ebenfalls beim amerikanischen Fusionsexperiment DIII-D in San Diego und an der europäischen Gemeinschaftsanlage JET im britischen Culham zu realisieren. In Garching ist es jetzt mit diesem Verfahren gelungen, den Energieinhalt des Plasmas nochmals zu verbessern.

„Nachdem sich das verbesserte H-Regime auf verschiedenen Wegen in drei unterschiedlich großen Anlagen erreichen ließ, sind wir zuversichtlich, dass dies auch in dem nochmals größeren ITER gelingen wird“, sagt Hartmut Zohm vom IPP. Mit dem neuen Verfahren könnte der internationale Testreaktor ITER statt der geplanten Leistung von 400 Megawatt eine Leistung von 800 Megawatt erreichen.

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Das ITER-Projekt wurde im Jahr 1985 gemeinsam vom damaligen sowjetischen Generalsekretär Michail Gorbatschow, vom französischen Ministerpräsidenten Francois Mitterand und vom US-Präsidenten Ronald Reagan ins Leben gerufen. Inzwischen sind an dem internationalen Gemeinschaftsprojekt Europa, Russland, die USA, Japan, China und Südkorea beteiligt. Im nächsten Jahr soll über den Standort des Testreaktors und über den Baubeginn entschieden werden. Im nächsten Jahrzehnt könnte ITER seinen Betrieb aufnehmen.

Axel Tillemans
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