Die chinesische „künstliche Sonne“ stellt mit 1.066 Sekunden stabilem Plasma einen Rekord auf

Der fortschrittliche experimentelle supraleitende Tokamak (Ost), der auch als chinesische „künstliche Sonne“ bezeichnet wird, hielt 1.066 Sekunden lang ein stabiles Plasma bei hoher Eindämmung aufrecht – ein neuer Rekord, der die vorherigen 403 Sekunden bei weitem übertrifft. Dieser Schritt stellt einen großen Fortschritt in der Forschung zur Fusionsenergie dar, wobei die Schwelle von 1.000 Betriebssekunden als Maßstab für die Nutzbarkeit gilt.

Die Fusionsreaktoren erzeugen Energie durch dieselbe thermonukleare Reaktion, die im Herzen der Sonne stattfindet, daher der Spitzname „künstliche Sonnen“. Diese Reaktion besteht aus einer Kaskade der Verschmelzung zweier leichter Atome zu einem einzigen Atom unter extrem hohen Temperatur- und Druckbedingungen. Physiker suchen seit mehr als 70 Jahren nach einer Möglichkeit, diese Reaktion aufgrund ihres nahezu unbegrenzten Energiepotentials im Labor nachzubilden. Die erzeugte Energie wäre zudem sauber, insbesondere aufgrund des Verzichts auf Atommüll.

Allerdings stößt die Reproduktion der Kernfusion im Labor auf große technische Herausforderungen. Der Druck im Inneren der Sonne ist viel höher, als Reaktoren auf der Erde erzeugen können. Um ausreichend stabile Fusionsreaktionen zu erzeugen, müssen Physiker dies kompensieren, indem sie deutlich höhere Temperaturen als die der Sonne (mehr als 100 Millionen Grad Celsius) aufrechterhalten. Eine äußerst präzise Steuerung der Fusionsreaktion ist außerdem erforderlich, um einen stabilen Betrieb über einen ausreichend langen Zeitraum zur Energieerzeugung aufrechtzuerhalten.

« Ein Fusionsgerät muss Tausende von Sekunden lang stabil und ertragreich arbeiten, um eine autonome Plasmazirkulation zu ermöglichen, die für die kontinuierliche Energieproduktion zukünftiger Fusionskraftwerke unerlässlich ist
“, erklärt Yuntao Song, Direktor des Plasmas Physical Institute (ASIPP) und Vizepräsident der Hefei’s Physical Sciences (HFIPS), in einer Pressemitteilung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS).

Die Forschung zur Kernfusionsenergie schreitet wahrscheinlich nicht schnell genug voran, um die Klimakrise zu lösen. Einige Experten glauben, dass es in ein paar Jahrzehnten nutzbar sein könnte, während andere meinen, dass es noch viel länger dauern könnte. Dennoch stellt der neue Fusionsrekord von Song und seinen Kollegen mit dem Osten einen großen Fortschritt auf dem Weg zur Schaffung eines funktionsfähigen und nutzbaren Fusionsreaktors dar.

Ein Rekord, der eine Schwelle der Schlüsselbarkeit markiert

East ist ein magnetischer Containment-Reaktor, der dafür ausgelegt ist, das Plasma über längere Zeiträume in kontinuierlicher Verbrennung zu halten. Seit seiner Gründung im Jahr 2006 dient es als experimentelle Plattform für Forscher aus aller Welt zur Erforschung der Fusionsenergie. Dieser kollaborative Ansatz hat es ermöglicht, den Fortschritt auf diesem Gebiet zu beschleunigen. Im Jahr 2023 stellte der Reaktor einen Betriebsrekord für Plasma mit hohem Einschluss von 403 Sekunden auf.

Seitdem wurden mehrere Verbesserungen vorgenommen, um die Betriebszeit zu verlängern. Die Leistung des Heizsystems, das zuvor mit einer Leistung von 70.000 Mikrowellenherden betrieben wurde, wurde verdoppelt, während die Stabilität des Plasmas erhalten blieb.

So konnte durch jüngste Verbesserungen ein neuer Betriebsrekord von 1.066 Sekunden aufgestellt werden, der den bisherigen (403 Sekunden) deutlich übertrifft. Obwohl Reaktoren mit magnetischem Einschluss den Zündpunkt (den Punkt, an dem die Fusion ihre eigene Energie erzeugt und ihre eigene Reaktion aufrechterhält) noch nicht erreicht haben, ist dieser neue Rekord ein Schritt vorwärts in Richtung der Aufrechterhaltung langlebiger Plasmaschleifen.

Tatsächlich gilt der Schwellenwert von 1.000 Betriebssekunden als Schlüsselreferenz zum Nachweis der Ausnutzbarkeit von Fusionsreaktoren. Laut Song „müssen Fusionsreaktionen Tausende von Sekunden erreichen, um aufrechtzuerhalten.“ Dieser Rekord markiert das erste Mal, dass die Menschheit die für den Betrieb von Fusionsreaktoren notwendigen Bedingungen in einem Versuchsgerät simuliert hat.“

Die neuen Ost-Ergebnisse werden zur Umsetzung weiterer Fusionserfahrungen und der Entwicklung weiterer Reaktoren beitragen. China plant den Bau einer neuen Generation experimenteller Forschungseinrichtungen in derselben Region wie Ostchina. Die Daten könnten auch zur Entwicklung des ITER-Reaktors beitragen, der derzeit in Südfrankreich gebaut wird.

Nach seiner Fertigstellung wird ITER der größte experimentelle Kernfusionsreaktor der Welt sein. Als Mitglied des Programms beteiligt sich China zu 9 % an seinem Bau und seinem künftigen Betrieb. Der Reaktor soll möglichst bald im Jahr 2039 in Betrieb gehen und der Forschung zum Bau kommerziell nutzbarer Fusionskraftwerke dienen. „“ Wir hoffen, die internationale Zusammenarbeit über den Osten auszuweiten und die Fusionsenergie in den Dienst der Menschheit zu stellen „Schließt das Lied ab.