Der Tokamak SMART an der Universit�t Sevilla hat erstmals ein Plasma mit einer speziellen Form erzeugt. Diese Errungenschaft markiert einen wichtigen Schritt zur Entwicklung kompakter Fusionsreaktoren. Die neuartige Plasmaform bringt gleich mehrere Vorteile.
Universität Sevilla
Fusion: Spanischer Reaktor erreicht Meilenstein
Weltweit arbeiten Wissenschaftler an verschiedenen Projekten, um die Kernfusion als Energiequelle nutzbar zu machen. Der Fortschritt in diesem Bereich wird auch durch viele kleine Durchbr�che erreicht, die schrittweise die Technologie verbessern und uns der Realisierung von Fusionskraftwerken n�herbringen. Jetzt hat man mit SMART, dem “SMall Aspect Ratio Tokamak” wieder einen wichtigen Schritt gemacht.
Im Gegensatz zu herk�mmlichen Tokamaks, die ein D-f�rmiges Plasma erzeugen, formt SMART sein Plasma wie ein umgekehrtes D. Diese sogenannte negative Triangularit�t – Wissenschaftler arbeiten in der Darstellung des Plasmaquerschnitts mit Dreiecken (▶ positiv/◀ negativ) – soll Instabilit�ten im Plasma unterdr�cken und die W�rmeverteilung verbessern, was zu einer h�heren Effizienz f�hrt.
Kernpunkte von SMART-Tokamaks:
- Einzigartiges Design: SMART ist ein sph�rischer Tokamak, der flexibel Plasmen verschiedener Formen erzeugen kann.
- Negative Triangularit�t: Im Gegensatz zu herk�mmlichen D-f�rmigen Plasmen nutzt SMART eine umgekehrte D-Form, was mehrere Vorteile bietet.
- Kompakte Bauweise: Ziel ist es, den Weg f�r �u�erst kompakte Fusionskraftwerke zu ebnen.
Professor Manuel Garc�a Mu�oz, Hauptforscher des Projekts, erkl�rt: “Dies ist ein gro�er Erfolg f�r das gesamte Team; wir treten nun in die Betriebsphase von SMART ein.” Die Universit�t Sevilla berichtet (Quelle Spanisch), dass SMART der erste kompakte sph�rische Tokamak sein wird, der mit dieser speziellen Plasmaform Fusionstemperaturen erreicht.
Aufbau von SMART (Universit�t Sevilla)
Das SMART-Projekt ist Teil einer gr��eren Strategie namens Fusion2Grid, die darauf abzielt, m�glichst kompakte und effiziente Fusionskraftwerke zu entwickeln. Wenn erfolgreich, k�nnte diese Technologie den Weg f�r praktikable Fusionsreaktoren ebnen. Doch wie immer bleibt auch bei diesem Experiment: Selbst nach gro�en Schritten bleibt der Weg zum Ziel noch weit.
Was ist Kernfusion �berhaupt?
Die Kernfusion ist ein Prozess, bei dem Atomkerne unter extremen Bedingungen verschmelzen und dabei gro�e Mengen Energie freisetzen. Dies ist der gleiche Prozess, der auch in der Sonne stattfindet.
In einem Fusionsreaktor wird versucht, diese Reaktion unter kontrollierten Bedingungen auf der Erde nachzubilden. Dabei werden die Atomkerne auf etwa 100 Millionen Grad Celsius erhitzt, bis sie zu einem Plasma werden und verschmelzen.
Ist Kernfusion gef�hrlich?
Anders als bei der Kernspaltung kann es bei der Kernfusion keine unkontrollierte Kettenreaktion geben. Bei einer St�rung kommt die Fusion sofort zum Erliegen, was das Risiko eines Unfalls minimiert.
Zudem entstehen bei der Fusion deutlich weniger radioaktive Abf�lle als bei herk�mmlichen Kernkraftwerken. Diese haben zudem eine viel k�rzere Halbwertszeit von nur etwa 100 Jahren.
Wann gibt es Fusionskraftwerke?
Experten gehen davon aus, dass die ersten kommerziellen Fusionskraftwerke nicht vor 2050 ans Netz gehen werden. Der Weg zur kontrollierten Kernfusion ist technisch sehr anspruchsvoll.
Derzeit werden weltweit verschiedene Versuchsreaktoren gebaut und getestet. Das gr��te Projekt ist ITER in Frankreich, das ab 2025 erste Plasmaexperimente durchf�hren soll.
Wie teuer ist Fusionsenergie?
Die Entwicklung der Fusionstechnologie verschlingt enorme Summen. Allein das ITER-Projekt kostet sch�tzungsweise �ber 20 Milliarden Euro.
Die Betriebskosten eines fertigen Fusionskraftwerks k�nnten jedoch relativ niedrig sein, da der Brennstoff (Wasserstoffisotope) praktisch unbegrenzt verf�gbar und sehr ergiebig ist.
Welche Vorteile hat Kernfusion?
Fusionsenergie gilt als besonders umweltfreundlich, da bei der Reaktion selbst keine Treibhausgase entstehen. Der Brennstoff ist zudem nahezu unersch�pflich verf�gbar.
Ein weiterer Vorteil ist die hohe Energieausbeute: Aus wenigen Gramm Brennstoff kann theoretisch so viel Energie gewonnen werden wie aus mehreren Tonnen fossiler Brennstoffe.
Wie funktioniert ein Fusionsreaktor?
In den meisten Fusionsreaktoren wird ein Plasma aus Wasserstoffisotopen durch starke Magnetfelder in ein ringf�rmiges Gef�� (Tokamak) eingeschlossen.
Das Plasma wird auf extreme Temperaturen erhitzt, bis die Atomkerne verschmelzen. Die dabei entstehende Energie wird in Form von W�rme genutzt, um wie in konventionellen Kraftwerken Strom zu erzeugen.
Was sind aktuelle Durchbr�che?
In den letzten Jahren wurden bedeutende Fortschritte bei der Plasmakontrolle und Energiegewinnung erzielt. Verschiedene Forschungsreaktoren konnten bereits kurzzeitig mehr Energie erzeugen, als sie verbrauchten.
Dennoch bleiben gro�e technische Herausforderungen zu bew�ltigen, insbesondere bei der Langzeitstabilit�t des Plasmas und der Materialbelastung der Reaktoren.
Zusammenfassung
- Spanischer Tokamak SMART erzeugt erstmals Plasma mit neuer Form
- Neuartige Plasmaform verspricht mehrere Vorteile f�r Fusionsreaktoren
- SMART-Tokamak nutzt umgekehrte D-Form statt herk�mmlicher D-Form
- Negative Triangularit�t soll Instabilit�ten unterdr�cken und Effizienz erh�hen
- Ziel ist die Entwicklung �u�erst kompakter und effizienter Fusionskraftwerke
- SMART ist Teil der Fusion2Grid-Strategie f�r praktikable Fusionsreaktoren
- Trotz Fortschritts bleibt der Weg zum Fusionskraftwerk weiter weit
Siehe auch:
