Ein Team von Forschern des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) und der Technischen Universität Wien hat einen Weg gefunden, Typ-I-ELM-Plasma-Instabilitäten zu kontrollieren, die die Wände eines Fusionsreaktor schmelzen lassen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Physical Review Letters veröffentlicht. Sollten Fusionskraftwerke tatsächlich nachhaltige Energie liefern können, würde das die anhaltenden Energieprobleme lösen. Es ist der Hauptgrund, warum so viele Wissenschaftler auf der ganzen Welt an dieser Energiequelle arbeiten.
Die Stromerzeugung auf diese Weise ahmt die Sonne nach. Zur Erzeugung von Fusionsenergie muss Plasma eingeschlossen werden. Die entscheidende Forschung findet also an Mechanismen statt, die Instabilitäten des Plasmas unterdrückt. Sollte das möglich werden, dann besteht Aussicht auf eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle ohne das Risiko katastrophaler Störfälle und ohne die Notwendigkeit der Endlagerung langlebiger radioaktiver Abfälle.
Plasma-Instabilitäten beschädigen den Fusionsreaktor
Damit das Verfahren funktioniert, muss das Plasma in den Reaktoren auf 100 Millionen Grad Celsius erhitzt werden. Ein Magnetfeld, das das Plasma umgibt, verhindert, dass die Wände des Reaktors schmelzen. Die Schale, die sich um das Plasma bildet, kann nur funktionieren, weil die äußersten Zentimeter des Randes dieser Schale, sehr gut isoliert sind. Es gibt jedoch einen Nachteil bei dieser Methode: In der Randregion existieren Plasma-Instabilitäten (ELMs). ELMs treten typischerweise während Fusionsreaktionen auf. Im Verlauf eines ELM können intensive Plasmapartikel auf die Reaktorwand treffen und mögliche Schäden verursachen. Die Forscher aus Österreich und Deutschland kehrten zu einer Technik zurück, die zuvor schon aufgegeben worden war. Anstatt möglicherweise die Wände des Fusionsreaktors zu beschädigen, um alle Instabilitäten zu unterdrücken, erkannten sie, dass zahlreiche kleinere Instabilitäten möglich sind – ohne Gefahr für die Wände des Reaktors.
Entwickelt wurde nach diesen Richtlinien der sogenannte Toroidale-Tokamak Fusionsreaktor. Extrem heiße Plasmateilchen bewegen sich in diesem Fusionsreaktor rasend schnell. Starke Magnetspulen sorgen dafür, dass die Partikel eingeschlossen bleiben, anstatt die Wände des Reaktors zu zerstören, indem sie auf sie treffen. Wenn die kleineren Plasmateilchen auf die Wände oder den Reaktor treffen, nimmt der Reaktor anstelle einer runden Form eine dreieckige Form mit abgerundeten Ecken an. , Dadurch entsteht weit weniger Schaden als durch eine große Plasma-Instabilität.
Der Erstautor der Studie, Georg Harrer von der TU Wien, vergleicht es mit einem Kochtopf mit Deckel, in dem Wasser zu kochen beginnt: Wenn der Druck stärker ansteigt, hebt sich der Deckel und wackelt heftig, wenn der Dampf entweicht. Wenn Sie den Deckel jedoch nur ein wenig kippen, kann ständig Dampf entweichen, während der Deckel an Ort und Stelle bleibt und nicht klappert.
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