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Blick in den Fusionsreaktor Jet: Fusionsexperimente auf der Werkbank funktionieren nicht.
Blick in den Fusionsreaktor Jet: Fusionsexperimente auf der Werkbank funktionieren nicht. (Bild: EFDA-JET)

Bessere Leistungen mit alter Hardware

Nicht nur die Hardware, sondern eine weitere Entdeckung an einem Tokamak-Projekt hat zu Verbesserungen in der Leistung der Reaktoren geführt. Am 4. Februar 1982 entdeckte der deutsche Physiker Fritz Wagner am deutschen Tokamak-Experiment Asdex die H-Mode, eine Plasmakonfiguration, bei der nur noch halb so viel Energie aus dem Plasma verloren geht wie sonst. Damit wurden in kleineren Tokamaks Plasmaentladungen demonstriert, die bei einem Reaktor wie Iter den angestrebten Q-Faktor 10 erreichen würden.

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Diese H-Mode haben die Forscher mit den vorhandenen Messinstrumenten immer noch nicht vollständig theoretisch verstanden. Zurzeit ist sie "nur" eine empirische Tatsache, die sich in jedem Tokamak und auch in jedem Stellerator erzeugen lässt, der ausreichend Heizleistung bereitstellt und einen Divertor hat. Durch den Divertor und starke Vakuumpumpen wird Gas aus dem Plasma abgezogen und immer wieder im Tokamak recycelt. Im Laufe der vergangenen 34 Jahre hat sich auch die Erfahrung im Umgang mit der H-Mode verbessert. Dazu gehört auch der Umgang mit Elms (Edge Localized Modes).

Elms - nützlich bis zerstörerisch

Elms sind Ausbrüche von energiereichen Teilchen aus dem schwebenden Plasma, die im Zusammenhang mit der H-Mode auftreten. Zu starke Elms würden im Laufe der Zeit Material von der Reaktorwand abtragen und zu einem ernsthaften Haltbarkeitsproblem führen. Deswegen wird versucht, sie möglichst abzuschwächen, ohne sie ganz zu verhindern.

Denn Elms sorgen auch dafür, dass schwere Ionen aus dem Plasma getragen werden und es sauber halten. Das ist nötig, denn wenn Elektronen gegen schwere Ionen prallen, entsteht Röntgenstrahlung, durch die Energie aus dem Plasma verloren geht. Da der Einschluss des Plasmas nie perfekt ist, prallen immer wieder Atome gegen die Reaktorwand und schlagen einzelne Wolfram-Atome heraus, die dann das Plasma verunreinigen können, wenn sie nicht entfernt werden.

Dauerhafter Betrieb auch im Tokamak

Bisher ungelöst ist die Frage, wie das Plasma über längere Zeit stabil gehalten werden kann. Eins der Probleme des Tokamaks ist der ringförmige Strom, der durch den Torus getrieben wird. Anfänglich wurde er durch einen Transformatoreffekt erzeugt. Damit kann aber kein dauerhafter Strom in einer Richtung erzeugt werden. Deswegen konnte das Plasma zunächst bestenfalls für einige Sekunden stabilisiert werden.

Durch andere Techniken wie den Einschuss von Teilchen in den Torus von außen können Plasmaentladungen in Tokamaks mittlerweile immerhin für mehrere Minuten stabil gehalten werden. In Frankreich konnte der Tore Supra Tokamak Entladungen mit über 4 Minuten Dauer erreichen und vor kurzem erreichte auch der chinesische "EAST" eine Entladung von knapp 2 Minuten.

Ein anderer Ansatz zur Lösung dieses Problems ist der Stellerator, der durch die komplizierte Form seiner Magnetfeldspulen keinen induzierten Strom für ein stabiles Plasma nötig hat und es dauerhaft stabil halten kann. Für den praktischen Nachweis wurde zuletzt das Plasmaexperiment Wendelstein 7-X gebaut. Das ist auch nötig, denn die Praxis ist heute der wesentliche Flaschenhals in der Entwicklung.

 Der Weg zum ersten FusionsreaktorKernfusion bringt neue Unbekannte 

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jaichweiss 21. Nov 2016

Hmmm, ich bin eher der Meinung, daß noch viel zu wenig für Kernfusion und deren...

Weltschneise 02. Mär 2016

Ich denke, dass er sein "nicht können" wörtlich meint und tatsächlich keine Argumente...

Sharra 29. Feb 2016

Nein, und ähm... nein.

ffx2010 29. Feb 2016

Er redet nicht, er schreibt.

CraWler 29. Feb 2016

Durch die Zerstörung von Waldflächen, Naturraum usw wird das CO2 auch dort bleiben wo es...



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