Sonnenenergie auf der Erde Münchner bauen Plasmaheizung für Kernfusionsreaktor

Haben Kohle- und Atomkraftwerke bald ausgedient? Fusionskraftwerke wie der Versuchsreaktor ITER sollen bald enorme Mengen Energie liefern. Münchner Forscher haben bei der Entwicklung jetzt einen Durchbruch erzielt.

Kernfusion in Deutschland: "Wendelstein 7-X" in Greifswald und "Tokamak ASDEX Upgrade" in Garching
Bildrechte: IPP, Wolfgang Filser/Beate Kemnitz

Die Nutzung der Kernfusion ist ein großer Traum der Wissenschaft: Reaktoren, die funktionieren wie unsere Sonne und dabei riesige Energiemengen liefern, sie könnten eines Tages klimaschädliche Kohle- oder gefährlich strahlende Kernkraftwerke ersetzen. Als Abfallprodukt würden Fusionskraftwerke lediglich Wasser erzeugen. Doch es gibt gewaltige technische Herausforderungen.

Kernfusion ist mehrere Millionen Grad Celsius heiß, alle bekannten Materialien schmelzen bei diesen Temperaturen. Deswegen kann der Fusionsprozess nur mit einem Magnetfeld eingedämmt werden. Damit dabei wirklich mehr Energie frei wird, als das Anzünden dieses Sonnenfeuers benötigt, muss der Brennstoff auf die richtige Temperatur gebracht und in das Fusionsfeuer hineingeschossen werden. Bei diesem Schritt ist Forschern vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in München Garching nun ein wichtiger Durchbruch gelungen.

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Kernfusion in Deutschland: "Wendelstein 7-X" in Greifswald und "Tokamak ASDEX Upgrade" in Garching 3 min
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Sie konnten einen Heizstrahl mit Plasmateilchen erzeugen und für 1.000 Sekunden aufrechterhalten, das entspricht etwas mehr als einer Viertelstunde. Dieser Plasmastrahl soll später im internationalen Versuchsreaktor ITER zum Einsatz kommen. Dieses Test-Fusionskraftwerk wird derzeit in Südfrankreich gebaut. Die EU, die USA, China, Südkorea, Japan, Russland und Indien finanzieren das Projekt gemeinsam um hier zu testen, wie Kernfusion für die kommerzielle Nutzung funktionieren kann.

Der Plasmastrahl der Max-Planck-Forscher erreichte die für ITER benötigte Stromstärke von 23 Ampere und bestand aus negativ geladenen Wasserstoff-Ionen. Nur diese negative Ladung macht es möglich, dass die Ionen tief genug in das im Magnetfeld eingeschlossene Fusionsplasma eindringen können. Allerdings sind die Teilchen auch sehr fragil.

Später, im Reaktor, muss das Plasma auf Zündtemperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden und berührungsfrei in den Magnetkäfig geschossen werden. ITER soll einmal 500 Megawatt Fusionsleistung erzeugen. Für den Heizstrahl wird etwa ein Zehntel dieser Energie benötigt.

Dieses Thema im Programm: MDR aktuell | Radio | 11. Juli 2018 | 09:22 Uhr