Kernfusion: Direkte Stromerzeugung an Fusionsplasma durchgeführt
Das US-amerikanische Startup Realta Fusion(öffnet im neuen Fenster) konnte erstmals die Energie eines Plasmas direkt in Strom umwandeln. Diese direkte Energieumwandlung gilt als wichtiger Schritt, um zukünftige Reaktoren tatsächlich wirtschaftlich betreiben zu können.
Während bei der Mehrheit aktueller und geplanter Fusionsprojekte die erzeugte Wärme nach wie vor mittels Turbinen und Wasserdampf in Strom umgewandelt wird, wie bei Kohle- und Atomkraftwerken, bieten sich die geladenen Teilchen eines Fusionsplasmas für eine wesentlich direktere Umwandlung an. Der Wirkungsgrad der Methode liegt bei bis zu 90 Prozent, während bei der Dampferzeugung weniger als 50 Prozent der Energie in Strom umgewandelt werden können.
Gelingt die Kombination aus Kernfusion und direkter Energieumwandlung, wäre der Weg hin zum wirtschaftlichen Betrieb einer solchen Anlage deutlich kürzer.
Zwei experimentelle Ansätze im Zusammenspiel
Dass diese Ladungstrennung in einem Plasma funktioniert, ist schon länger bekannt. Ein magnetohydrodynamischer Generator(öffnet im neuen Fenster) trennt das durchströmende Plasma mithilfe eines Magnetfelds und der Lorentzkraft in positive und negative Ladungsträger. Der entstehende Potenzialunterschied ruft eine Spannung hervor.
Laut Realta Fusion lag die im Bereich von 100 Volt mit einer Stromstärke von mehreren Ampere. Das ergibt einige Hundert Watt Leistung.
Ungewöhnlicher Ansatz zum Plasmaeinschluss genutzt
Das Plasma für die Stromerzeugung wiederum stammte aus einem experimentellen Fusionsreaktor(öffnet im neuen Fenster), der von der University of Wisconsin in Madsion, dem MIT und Commonwealth Fusion Systems betrieben wird. Es handelt sich um einen sogenannten achsensymmetrischen Spiegel.
Dabei befinden sich links und rechts einer Fusionskammer zwei starke Magnete mit Hochtemperatur-Supraleitern, die ein achsensymmetrisches Magnetfeld erzeugen. Die geladenen Teilchen in der Mitte werden jeweils von einem Magnetfeld zum anderen bewegt oder gespiegelt, wenn man so will. Der Einschluss des Plasmas soll dadurch mit wesentlich weniger Hochleistungsmagneten gelingen als bei anderen Ansätzen wie dem Tokamak oder dem Stellarator.
Der Golem-Blick
Noch handelt es sich bei dem Experiment, bei dem die direkte Stromerzeugung aus Plasma gelungen ist, um eine grundsätzliche Demonstration der Machbarkeit. Sowohl der Reaktor als auch der Energieumwandler müssen noch zeigen, dass sie mit Plasma umgehen können, in dem eine Kernfusion stattfindet. Mit über 100 Millionen Kelvin ist es vielfach heißer als bei der aktuellen Versuchsanordnung.
Auch die Neutronenstrahlung, die essenziell für die Fusionsreaktion ist, wird das System beeinflussen, etwa durch die Erzeugung radioaktiver Isotope direkt innerhalb der Komponenten. Vor diesen Herausforderungen stehen im Grunde alle aktuellen Ansätze, die ein funktionierendes Fusionskraftwerk hervorbringen wollen.
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