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Kernreaktor zielt auf autarke Fusion ab
In wenigen Jahren könnte ein experimenteller Kernfusionsreaktor in der Nähe von Moskau der erste sein, der eine autarke Fusionsreaktion hervorbringt. Wenn das italienisch-russische Projekt erfolgreich ist, wäre dies ein wichtiger Meilenstein für die Fusionsenergie.
Fusionskraft: Teil einer Plasmakammer aus einem früheren Prototyp des geplanten Fusionsreaktors.
Der vorgeschlagene Reaktor basiert auf einem von Bruno Coppi , Professor für Physik am MIT und leitender Forscher des Reaktorprojekts bei der italienischen Nationalen Agentur für neue Technologien, Energie und Umwelt. Am MIT wurden bereits drei ähnliche Reaktoren nach dem gleichen Design gebaut. Italienische und russische Physiker wollen sich am 24. Mai treffen, um den Kurs für den neuen Reaktor mit der Bezeichnung . festzulegen Zündgerät , beim ersten Treffen dieser Art, seit die beiden Länder im April vereinbart hatten, ihre Kräfte für das Projekt zu bündeln.
Ignitor ist ein Tokamak-Reaktor, ein Donut-förmiges Gerät, das starke Magnetfelder verwendet, um eine Fusion zu erzeugen, indem überhitztes Plasma aus Wasserstoffisotopen gepresst wird. Wenn elektrischer Strom und hochfrequente Radiowellen das Plasma durchdringen und es auf extreme Temperaturen erhitzen, hält das umgebende elektromagnetische Feld das Plasma unter hohem Druck. Durch den kombinierten Druck und die Hitze verschmelzen die Wasserstoffkerne zu Helium in einem Prozess, der enorme Wärmemengen freisetzt. In einem voll funktionsfähigen Fusionsreaktor würde diese Wärme zum Antrieb einer stromerzeugenden Turbine genutzt.
Ein viel größerer, weitaus komplexerer Tokamak-Fusionsreaktor – der Internationaler thermonuklearer Versuchsreaktor (ITER) – ist für den Bau in Saint-Paul-lez-Durance, Frankreich, geplant. ITER, das 2019 fertiggestellt und 2026 in großem Maßstab getestet werden soll, wird einem funktionierenden Fusionsgenerator näher kommen, aber keine autarke Fusionsreaktion erzeugen. Der Zünder wird ein Sechstel der Größe von ITER haben und die Bedingungen testen, die erforderlich sind, um eine sich selbst erhaltende Reaktion zu erzeugen.
Ignitor wird uns einen kurzen Blick darauf geben, wie sich brennendes Plasma verhält, und dies könnte uns darüber informieren, wie wir mit ITER und anderen Reaktoren vorgehen, sagt Roscoe Weiß , ein angesehener Forschungsstipendiat am Princeton Plasma Physics Laboratory.
Aber Ignitor wird nur einen Schlüsselaspekt der Fusion testen. Es wird uns wichtige Informationen liefern, aber es wird uns nicht alle Informationen liefern, die wir brauchen, und es ersetzt sicherlich nicht ITER. Steven Cowley , Direktor des Culham Center for Fusion Energy in Oxfordshire, Großbritannien. Es ist eine Demonstration, dass man eine Zündung erzeugen kann, aber es ist nicht wirklich ein Weg zu einem Reaktor.
Im Gegensatz zu ITER enthält Ignitor nicht viele der Komponenten, die ein echter Reaktor benötigen würde. Ein entscheidendes fehlendes Teil ist beispielsweise die Brüterdecke, die Lithium enthält und sich in den Magnetspulen des Reaktors befindet und eine kontinuierliche Versorgung mit Tritium liefert – einem von zwei Isotopen, die bei der Reaktion verschmolzen sind. Das Design des Ignitors ist so kompakt, dass in den Spulen kein Platz für eine Testdecke ist.
Eine weitere Einschränkung von Ignitor ist die Tatsache, dass sein hohes elektromagnetisches Feld eine signifikante Verringerung der Leitfähigkeit der meisten supraleitenden Materialien verursacht. Um dies zu umgehen, setzt Ignitor in erster Linie auf konventionelle Kupferspulen, um sein Magnetfeld zu erzeugen. Diese Spulen können jedoch nur kurzzeitig betrieben werden, bevor sie überhitzen. Infolgedessen kann Ignitor nur vier Sekunden lang die Zündung aufrechterhalten. ITER, das auf supraleitenden Spulen basiert und zudem ein deutlich größeres Plasmavolumen nutzt, ist darauf ausgelegt, seine Spitzenleistung 400 Sekunden lang aufrechtzuerhalten.