Robert Klatt
Die Kernfusion von Deuterium und Tritium zu Helium benötigt eine Temperatur von über 100 Millionen Grad. Der Forschungsreaktor Huanliu-3 (HL-3), der auch als Chinas Künstliche Sonne bezeichnet wird, hat diese Plasmatemperatur nun erstmals erreicht.
Chengdu (China). Bei der Kernfusion in Sternen wie unserer Sonne verschmelzen zwei leichte Atomkerne zu einem schweren Atomkern und es wird eine große Energiemenge freigesetzt. In Zukunft soll dieser Prozess in Fusionskraftwerken ablaufen, in denen Wasserstoffisotope wie Deuterium und Tritium, zu Helium verschmelzen. Neben einem enorm hohen Druck ist dazu eine extreme Temperatur nötig.
In der Physik gelten rund 100 Millionen Grad Celsius als Schwellenwert, bei dem Deuterium und Tritium in großem Maßstab zu Helium fusionieren. Diese Temperatur wurde bisher unter anderem vom deutschen Forschungsreaktor ASDEX Upgrade und dem südkoreanischen Forschungsreaktor Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) erreicht. Nun hat auch der Fusionsreaktor Huanliu-3 (HL-3), der auch als Chinas Künstliche Sonne bezeichnet wird, erstmals Plasma auf über 100 Millionen Grad Celsius erhitzt.
Der Fusionsreaktor HL-3 ist ein Tokamakreaktor, in dem extrem starke Magnete dafür sorgen, dass das heiße Plasma innerhalb der Brennkammer schwebt und nicht deren Wände berührt. Der Temperaturrekord wurde in dem Fusionsreaktor im sogenannten Hot Ion Mode erreicht, einem speziellen Betriebsmodus, bei dem die geladenen Atome (Ionen) im Plasma doppelt so stark wie die Elektronen erhitzt werden. Dazu wird die Energie direkt in die Ionen injiziert. Im ineffizienten L-Modus hat der Fusionsreaktor eine Temperatur von 109 Millionen Grad Celsius erreicht, was laut den Physikern für die hohe Stabilität des Systems spricht.
Die beteiligten Wissenschaftler des Fusionsexperiments erklären, dass der neue Temperaturrekord möglich war, weil das Heiz- und Einschlusssystem verbessert wurde. Das Plasma wurde in dem Experiment mit einer Leistung von bis zu 5 Megawatt (MW) aufgeheizt. Zudem kam eine spezielle Magnetfeldkonfiguration zum Einsatz, die das Plasma länger stabilisiert hat.
Die Forscher arbeiten nun an weiteren Experimenten, die analysieren sollen, wie man die Wärme effizienter abführen kann. Diese soll in Zukunft Wasser verdampfen, um damit eine Turbine zur Stromproduktion abzutreiben. Außerdem werden neue Divertoren, die das Fusionsplasma vom Helium befreien, erprobt, um Instabilitäten beim Langzeitbetrieb zu verhindern.
