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Energiewende: Sparc macht Fusionsforschung kleiner, billiger und schneller

Das MIT will bis 2025 einen Fusionsreaktor mit altbekannter Technik, aber modernen Supraleitern bauen. Er soll mit Iter vergleichbar sein.

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Der Sparc-Reaktor soll Kernfusion ähnlich wie Iter demonstrieren.
Der Sparc-Reaktor soll Kernfusion ähnlich wie Iter demonstrieren. (Bild: CFS/MIT-PSFC - CAD Rendering by T. Henderson/CC-BY-SA 4.0)

Das Massachusetts Institute of Technology (MIT) will zusammen mit Commonwealth Fusion Systems (CFS) bis 2025 einen Fusionsreaktor bauen, der deutlich mehr Energie aus Kernfusion erzeugt, als für die Kernfusion benötigt wird. Er soll die Leistungsdaten des Kernfusionsreaktors Iter erreichen können. Der Fusionsreaktor Sparc soll der Vorbereitung des sogenannten ARC-Reaktors für ein Fusionskraftwerk dienen. Pläne dafür wurden schon 2015 vorgestellt.

Inhalt:
  1. Energiewende: Sparc macht Fusionsforschung kleiner, billiger und schneller
  2. Das starke Magnetfeld lässt viel Spielraum für viel Kernfusion

Die Pläne für Sparc sind keineswegs unrealistisch. Die Konstruktion ist konservativ und entspricht in Form, Funktion und Größe weitgehend den aktuellen torusförmigen Reaktoren, wie etwa Asdex Upgrade in Garching. Die entscheidende Neuerung ist, dass das Magnetfeld zum Einschluss des Plasmas mit modernen Rebco-Supraleitern aus seltenen Erden, Barium und Kupferoxid erzeugt wird statt mit Kupferspulen oder Supraleitern aus Zinn und Niob. REBCOs wurden in der Kernfusion bislang noch nie verwendet. Statt Iters Magnetfeldstärke von nur 5,5 Tesla erreicht Sparc 12,2 Tesla.

Das mehr als doppelt so starke Magnetfeld ermöglicht einen höheren Plasmadruck. Dadurch kann der Reaktor viel kleiner, billiger und schneller gebaut werden. Die Konstruktionspläne von Sparc wurden veröffentlicht und von unabhängigen Stellen untersucht, die in ihren Berechnungen zu den gleichen Leistungsdaten gelangt sind. Es ist dabei nur einer von mehreren Kernfusionsreaktoren, die derzeit von Startups in den USA entwickelt werden. Die anderen Konstruktionen wurden aber bislang noch nicht in ihren Details öffentlich bekanntgemacht und auch nicht in Hinblick auf ihre Leistung begutachtet.

Sparc hat bescheidene Ziele

Die Ziele von Sparc sind mit Absicht sehr niedrig angesetzt. Die Kernfusion soll doppelt so viel Energie erzeugen, wie für die Heizung des Plasmas von außen zugesetzt werden muss. Das entspricht einem Q-Faktor von 2. Die Konstruktion ist aber für einen Q-Faktor von 11 ausgelegt. Die Vorsicht hat einen guten Grund: Die höchsten bisher erzielten Q-Faktoren lagen bei 0,4 und 0,7. Die physikalischen Bedingungen bei höheren Anteilen von Kernfusion sind bislang reine Theorie.

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Sparc besteht aus einem Torus mit einem großen Radius von 1,85 m, gemessen von der Mitte des Lochs zur Mitte des eigentlichen Torus, der einen Radius von 0,57 m hat. Der Torus ist aber deutlich in die Höhe gestreckt. Er ist gerade groß genug, dass ein erwachsener Mensch im Reaktor stehen kann. Zum Vergleich: Der rund 20 Milliarden Euro teure Iter hat eine ähnliche Form, dabei aber einen großen Radius von 6,2 m und einen kleinen Radius von 2,0 m.

Der Grund liegt in der Geschichte von Iter, die bis ins Jahr 1985, auf Gespräche zwischen Michael Gorbatschow und Ronald Reagan, zurückgeht. Die Arbeit an Entwürfen des Reaktors begann 1988 und die damals verfügbare Technik legte bereits die Größe und Leistung des Reaktors fest, dessen Bau 1998 beginnen sollte. Nach den technischen Maßstäben von 2020 ist Iter aber veraltet, groß und sehr teuer.

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Das starke Magnetfeld lässt viel Spielraum für viel Kernfusion 
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Kaiser Ming 07. Okt 2020

im Prinzip ja Wasser oder Lithium davon gibts ja genug wie gesagt bin eh kein Fan von...

t0ejammer 06. Okt 2020

Uhm, ja. Dein Zitat ist aber grade der Knackpunkt. Der Q=1 faktor ist eben scientific...

g0r3 06. Okt 2020

Hast du dich gefragt, warum die USA das dann nicht bei ITER geschafft hat? Denn da sind...

t0ejammer 02. Okt 2020

Ja, und? Du musst ja auch bedenken, dass du wenn du dich 2005 für eine...

t0ejammer 02. Okt 2020

aneutronische fusion ist problematisch, da es das "Divertorproblem" nochmal um eine...


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