Deutschland hat gerade neue Hoffnung in den Kernkrafttraum der Kernfusion gespritzt

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Kernfusion: Klimaretter oder Milliardengrab? | Harald Lesch

Kernfusion: Klimaretter oder Milliardengrab? | Harald Lesch
Anonim

Deutsche Wissenschaftler haben am Mittwoch erfolgreich ein Wasserstoffplasma zurückgehalten und die Welt dem utopischen Traum von der Kernfusionskraft einen Schritt näher gebracht.

Bundeskanzlerin Angela Merkel drückte den roten Knopf am Stellarator Wendelstein 7-X (W7-X) und startete einen Reaktions-Countdown, der mit 6000 Mikrowellen Wasserstoff aufheizte. Das Plasma wurde nur einen Sekundenbruchteil aufrechterhalten. Das Experiment wurde als Erfolg angekündigt.

Die Kernfusion ist die gegenteilige Reaktion auf die Spaltung, die die heutigen Kernkraftwerke antreibt. Während Spaltreaktoren schwere Uranatome aufbrechen und die dabei freiwerdende Energie einfangen, müssen bei der Fusionskraft zwei leichtere Atome zum Absturz gebracht und ein einziges schweres Atom gebildet werden.

Die Wasserstofffusion treibt die Sonne und die Sterne an. Der Bau eines Fusionskraftwerks hier auf der Erde ist gleichbedeutend mit der Erzeugung einer winzigen Sonne auf unserer Welt. Dies ist eine äußerst schwierige Aufgabe, denn ohne den durch die Masse der Sterne verursachten Druck, der zur Reaktion der Reaktion auf diesem Planeten benötigt wird, müssten die Temperaturen um ein Vielfaches höher sein als die Temperaturen im Zentrum der Sonne.

Wenn sie genutzt wird, könnte die Fusion die Welt um ein Vielfaches mit einem Treibstoff aus Meerwasser antreiben, ohne die Gefahr einer Kernschmelze und sehr geringen Abfalls. Kein Wunder, dass trotz so langsamer Fortschritte so viele globale Ressourcen verbraucht wurden.

Eine internationale Anstrengung, bekannt als ITER, hat bisher Milliarden gekostet und wurde von Frustration und Verzögerungen geplagt. Nach der Prognose, bis 2016 ein Plasma zu produzieren, wurde dieses Ziel - vielleicht auf unbestimmte Zeit - verdrängt.

"Ich erwarte jetzt, meine gesamte berufliche Karriere zu widmen, bevor ich ein anständiges Plasma in ITER sehe", sagte ein Physiker in der Einrichtung Der New Yorker.

Die deutsche Initiative am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald verfolgt dasselbe Ziel wie ITER: Eine stabile, geschlossene Wasserstofffusionsreaktion. Sie basieren jedoch auf zwei verschiedenen Geräten.

Bei Fusionsreaktionen wird ein überhitztes ionisiertes Gas, bekannt als Plasma, erzeugt. Bei Millionen Grad Celsius ist das Plasma zu heiß, um von irgendeinem Material auf der Erde eingeschlossen zu werden. Die besten Ideen, wie man dieses Plasma einschließen kann, bestehen darin, es in einem Donut-Form innerhalb eines Vakuums durch leistungsstarke unterkühlte Magnete zu zirkulieren. Die beiden Top-Designs für dieses Gerät sind der Tokamak und der Stellarator, siehe unten:

Der Tokamak, der die Basis für ITER darstellt, wurde in den fünfziger Jahren von sowjetischen Physikern erstmals vorgeschlagen. Der Aufbau ist einfacher als der Stellarator, aber der Betrieb ist viel komplexer.

Der im deutschen Experiment vorgestellte Stellarator hat ein viel komplizierteres Design und hätte ohne Supercomputerkraft nicht gebaut werden können, die erst in den 1980er Jahren verfügbar wurde.

Der Erfolg dieser Woche in Deutschland ist ein Signal, dass der Stellarator den Tokamak im Wettlauf um die kommerzielle Kernfusion aufholt oder sogar übertroffen hat.

Deutschlands W7-X kostete 440 Millionen US-Dollar. Das Projekt insgesamt hat in zwei Jahrzehnten mehr als eine Milliarde Dollar gekostet. Das Ziel besteht darin, das Gerät so hochzufahren, dass es Wasserstoff-Fusionsreaktionen länger und länger, bis zu 30 Minuten, aufrechterhalten kann. Die beteiligten Wissenschaftler hoffen, dass ein Meilenstein bis 2025 erreicht wird.

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