US-Forscher denken Kernfusionsenergie neu

PPPL-Fusionsexperiment, das neue Maßstäbe setzt (Foto: Michael Livingston, pppl.gov)

Princeton (pte004/04.04.2024/06:15) - Forscher des Princeton Plasma Physics Laboratory ( https://www.pppl.gov/ ) (PPPL) haben für ihr Fusionsexperiment einen Käfig aus Permanentmagneten gebaut, der keine elektrische Energie verschlingt. Obwohl dieser vor rund 70 Jahren am PPPL erfunden wurde, wird er bisher nur noch in Deutschland genutzt. Ansonsten hat sich der sowjetische Tokamak durchgesetzt. "Die Verwendung von Permanentmagneten ist eine völlig neue Art, Stellaratoren zu konstruieren", sagt PPPL-Doktorand Tony Qian.

Kostengünstigere Geräte

Diese Technik könne einen einfachen Weg aufzeigen, um künftige Geräte dieser Art kostengünstiger zu bauen. Stellaratoren benötigen normalerweise kompliziert geformte Elektromagnete. Diese müssen ultrapräzise gebaut und montiert werden, was die Kosten drastisch erhöht. Dauermagnete dagegen können von der Stange bei industriellen Anbietern gekauft und dann in eine 3D-gedruckte Hülle um das Vakuumgefäß eingebettet werden, das das Plasma enthält.

Diese Technik zeigt laut den Experten einen einfachen Weg auf, um künftige Geräte dieser Art kostengünstiger zu bauen. Stellaratoren benötigen normalerweise kompliziert geformte Elektromagnete. Diese müssen ultrapräzise gebaut und montiert werden, was die Kosten drastisch erhöht. Dauermagnete dagegen können von der Stange bei industriellen Anbietern gekauft und dann in eine 3D-gedruckte Hülle um das Vakuumgefäß eingebettet werden, das das Plasma enthält.

Handelsübliche Bauteile

Die kompliziert geformten Elektromagnete werden durch unzählige kleine Permanentmagnete ersetzt, die letztlich die gleiche Form haben und das gleiche Magnetfeld erzeugen. "MUSE, wie das Experiment genannt wird, besteht größtenteils aus handelsüblichen Teilen. Durch die Zusammenarbeit mit Unternehmen, die 3D-Drucker und Magnete herstellen, können wir die Teile im ganzen Land einkaufen", unterstreicht PPPL-Projektleiter Michael Zarnstorff.

MUSE wird allerdings keinen Strom erzeugen. Der Stellarator ist ein Experiment und entsprechend zierlich, was die Größe angeht, doch man kann mit ihm kostengünstig neue Technologien für einen Fusionsreaktor der Zukunft testen und entwickeln. Die Verschmelzung von Wasserstoffisotopen zu Heliumkernen, wie im Fall der Sonne, versuchen Forscher seit Jahren zu nutzen, um Strom zu erzeugen.

Dazu sind Reaktoren nötig, in denen ein Plasma, das weitgehend aus elektrisch positiv geladenen Atomkernen der Isotope des Wasserstoffs und Elektronen auf eine Temperatur von 100 Mio. Grad Celsius oder mehr aufgeheizt wird. Dieses wird in einem immateriellen magnetischen Käfig festgehalten, damit es die Reaktorwände nicht zerstört. Diesen Käfig bauen mächtige Elektromagnete auf. Das schien bisher ein wissenschaftliches Gesetz zu sein.

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