59 Megajoule

Kernfusion erreicht neuen Energierekord

Robert Klatt

Der Joint European Torus (JET) Fusionsreaktor hat einen neuen Energierekord aufgestellt. Das Experiment lieferte wichtige Daten für den International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), der aktuell in Frankreich gebaut wird.

Oxford (England). Die Kernfusion, auch bezeichnet als „künstliche Sonne“, gilt als die Energiequelle der Zukunft. Bisher konnte jedoch noch kein Fusionsreaktor den Breakeven-Punkt überschreiten, also mehr Energie erzeugen als zuvor für die Aufheizung des Plasmas aufgewendet wurde. Wie das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) meldet, konnte nun der Joint European Torus (JET) einen neuen Energierekord aufstellen. Der JET ist der aktuell global größte Fusionsreaktor und der direkte Vorgänger des International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), der aktuell in Frankreich gebaut wird.

Laut den Wissenschaftlern wurde erstmals mit einem Deuterium-Tritium-Plasma eine Energie von 59 Megajoule erzeugt. Im Mittel lag die als Neutronen und Wärme freigesetzte Leistung des Reaktors damit für fünf Sekunden bei elf Megawatt. Dies ist etwa viermal so hoch wie der alte Energierekord, der im Jahr 1997 aufgestellt wurde.

Breakeven-Punkt nicht erreicht

In der Physik wird das über Sekunden stabile und energiereiche Fusionsplasma als großer Erfolg angesehen. „Ein anhaltender Impuls der Deuterium-Tritium-Fusion auf diesem Leistungsniveau – fast im industriellen Maßstab – ist eine durchschlagende Bestätigung für alle, die an der globalen Fusionsforschung beteiligt sind“, kommentiert Bernard Bigot, Generaldirektor von ITER.

Der Breakeven-Punkt konnte aber trotz des Energierekords nicht erreicht werden. Um das Plasmas auf rund 100 Millionen Grad Celsius aufzuheizen, wurden etwa 33 Megawatt gebracht. Freigesetzt wurde hingegen nur eine Leistung von etwa elf Megawatt.

JET ist zu klein

Dies liegt zum Teil auch daran, dass der JET-Reaktor aufgrund seiner Größe nicht die benötigte Fusionsenergie produzieren kann. Das aktuelle Experiment vor also vor allem eine Vorbereitung auf den deutlich größeren ITER-Reaktor und ermöglichte den Wissenschaftlern zu untersuchen, bei welchen Parametern das Deuterium-Tritium-Plasma möglichst viel Fusionsenergie erzeugt.

Außerdem wurde im Rahmen des Experiments eine neue Auskleidung der Brennkammer erprobt, die an die enormen Temperaturen des Plasmas angepasst wurde. „Sie besteht vollständig aus dem Material mit dem höchsten Schmelzpunkt – Wolfram. Dieses erst bei 3.422 Grad Celsius schmelzende Metall soll später auch bei dem JET-Nachfolgerprojekt ITER eingesetzt werden“, erklärt Christian Linsmeier vom Forschungszentrum Jülich.

Deuterium-Tritium-Fusion als Fusionsbrennstoff

Neben der hohen Energie ist auch das verwendete Plasma eine Besonderheit. Der Fusionsreaktor JET nutzt ein Plasma aus den schweren Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium. Diese Mischung gilt als besonders geeigneter Fusionsbrennstoff und wird in Zukunft auch im ITER verwendet. Die meisten anderen Fusionsreaktoren nutzen reines Wasserstoffplasma oder Deuterium. Dies liegt hauptsächlich daran, dass Tritium radioaktiv und schwer gewinnen ist.

„Für den Übergang zum internationalen Fusionsgroßexperiment ITER ist es allerdings wichtig, dass wir uns auf die dort herrschenden Bedingungen vorbereiten“, erklärt Athina Kappatou vom IPP. „Was wir in den vergangenen Monaten gelernt haben, wird es uns erleichtern, Experimente mit Fusionsplasmen zu planen, die wesentlich mehr Energie erzeugen als für ihre Heizung benötigt wird“, so ihre Kollegin Sibylle Günter.

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