Forscher des US-Energieministeriums (DOE) haben bekannt gegeben, dass sie einen Weg gefunden haben, starke Magnete viel kleiner als bisher zu machen. Dies könnte große Vorteile für die Entwicklung von Kernfusionsreaktoren bringen.

Bei der Kernfusion werden Kerne in einem Reaktor miteinander verschmolzen und dabei riesige Energiemengen freigesetzt. Dies ist das Gegenteil dessen, was in aktuellen Kernkraftwerken passiert, wo die Kernkerne geteilt werden.

Um Kerne zu verschmelzen, ist jedoch eine enorme Wärmemenge erforderlich. Um die Reaktion auszulösen, müssen Wissenschaftler die Teilchen auf bis zu 150 Millionen Grad Celsius erhitzen, wodurch sie ein Plasma bilden, ein elektrisch geladenes Gas. Wenn dieses Plasma heiß genug wird, verschmelzen die Atomkerne schließlich miteinander.

Um dieses superheiße Gemisch aus Atomkernen zu kontrollieren, sind extrem starke Magnetfelder nötig. Daher könnte die Magnettechnologie des DOE einen großen Durchbruch darstellen.

Kugelförmige Tokamaks

Wissenschaftler haben eine neue Methode zum Bau von supraleitenden Magneten entdeckt, die bei hohen Temperaturen arbeiten. Das bedeutet, dass sie aus einem Material bestehen, das Strom auch bei hohen Temperaturen nahezu keinen Widerstand entgegensetzt. Mit der Technologie könnten Magnete auch viel kleiner gebaut werden.

Dies erleichtert ihre Integration in sphärische Tokamaks, experimentelle Kernfusionsreaktoren, in denen Plasma mithilfe starker Magnetfelder gesteuert werden kann, um Atomkerne miteinander zu verschmelzen.

Die meisten Tokamaks, die derzeit für Experimente verwendet werden, sind toroidförmig. Kleinere Magnete würden auch die Verwendung von Kugelreaktoren erleichtern. Und das soll einige Vorteile bieten.

Kleinere und billigere Reaktoren

Vor allem werden die Magnete im zentralen Hohlraum des Tokamaks von den anderen Maschinen trennbar sein. Das bedeutet, dass Ingenieure sie reparieren konnten, ohne die anderen Teile des Reaktors zu demontieren.

„Dazu braucht man einen Magneten mit einem stärkeren Magnetfeld und einer kleineren Größe als aktuelle Magnete“, sagte Yuhu Zhai, einer der Hauptautoren von das Papier beschreiben, wie die Technologie funktioniert. „Die einzige Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, supraleitende Magnete zu verwenden, und genau das haben wir getan.“

Die Technologie würde es auch ermöglichen, die Größe der Reaktoren zu reduzieren, was die Leistung verbessern und gleichzeitig die Bau- und Betriebskosten senken könnte.

Darüber hinaus könnten Magnete es Tokamaks zumindest theoretisch ermöglichen, unterschiedliche Formen anzunehmen, was es einfacher macht, sie an verschiedenen Orten zu installieren.

(kg)