Fusionskraft ist seit fast einem Jahrhundert der fieberhafte Traum von Wissenschaftlern, Umweltschützern und Futuristen. In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler versucht, einen Weg zu finden, um nachhaltige Fusionsreaktionen zu erzeugen, die den Menschen mit sauberer, reichlich vorhandener Energie versorgen und unsere Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen und anderen unreinen Methoden endgültig aufheben.
In den letzten Jahren wurden viele positive Fortschritte erzielt, die die „Fusionsära“ der Realität näher bringen. Zuletzt arbeiteten Wissenschaftler mit dem Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) - auch bekannt als. Die „chinesische künstliche Sonne“ - stellte einen neuen Rekord auf, indem sie Wasserstoffplasmawolken auf über 100 Millionen Grad erhitzte - eine Temperatur, die sechsmal heißer ist als die Sonne selbst!
Während Wissenschaftler in der Lage sind, Wasserstoffatome zur Energieerzeugung zu verschmelzen, hat der Stolperstein immer den sogenannten „Break Even Point“ erreicht. Hier ist die Energie, die durch eine autarke Fusionsreaktion erzeugt wird, gleich der Energie, die benötigt wird, um sie zu initiieren. Und obwohl wir diesen Punkt noch nicht erreicht haben, kommen sich die Wissenschaftler immer näher.
Derzeit sind die beiden beliebtesten Methoden zur Erzeugung von Fusionskraft der Trägheitsbegrenzungsansatz und der Tokamak-Reaktor. Im ersteren Fall werden Laser verwendet, um Deuteriumpellets (H² oder „schwerer Wasserstoff“) zu einer Fusionsreaktion zu verschmelzen. Bei letzterem handelt es sich um eine torusförmige Einschlusskammer, die Magnetfelder und einen internen Strom verwendet, um hochenergetisches Plasma einzuschließen.
Durch Überhitzen dieses Plasmas und Aufrechterhalten seiner Stabilität kann eine sich selbst erhaltende Fusionsreaktion erzeugt werden. Während andere Tokamak-Reaktoren auf Magnetspulen angewiesen sind, um einen Plasma-Torus stabil zu halten, ist der chinesische EAST-Reaktor auf die Magnetfelder angewiesen, die vom sich bewegenden Plasma selbst erzeugt werden, um den Torus in Schach zu halten. Dies macht es weniger stabil, ermöglicht es den Physikern jedoch, das Wärmelevel zu erhöhen.
Nach einer viermonatigen Kampagne konnte das EAST-Wissenschaftsteam vier Arten von Heizleistung integrieren, um einen neuen Temperaturrekord zu erzielen. Dazu gehörten eine niedrigere Hybridwellenerwärmung, eine Elektronenzyklotronwellenerwärmung, eine Ionenzyklotronresonanzerwärmung und eine Neutralstrahlionenerwärmung. Durch diese kombinierten Methoden wurde das Plasmastromdichteprofil optimiert.
Nachdem es dem Wissenschaftsteam gelungen war, die Kopplung der vier verschiedenen Erwärmungstechniken zu optimieren, konnten sie eine Wolke geladener Teilchen erzeugen, die Elektronen enthielt, die auf über 100 Millionen ° C erhitzt wurden. Sie überschritten auch ein Leistungsinjektionsniveau von 10 Megawatt (MW) und erhöhten die im Plasma gespeicherte Energie auf 300 Kilojoule (kJ).
Dies ist nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler von CASHIPS einen Meilenstein bei der Fusion erreichen. 2016 gab das Team bekannt, dass es Wasserstoffgas erzeugt hat, das dreimal heißer als der Kern der Sonne ist (ca. 50 Millionen ° C) und diese Temperatur für einen Rekordwert von 102 halten kann Sekunden.
Mit diesem neuesten Experiment hat das EAST-Team nicht nur die Temperatur des Plasma-Torus verdoppelt (einen neuen Rekord aufgestellt), sondern auch eine Reihe von Problemen gelöst, die für die Erzielung eines stationären Betriebs von entscheidender Bedeutung sind. Zum Beispiel lösten sie den Einschluss von Partikeln und Kraftabgasen, deren Zeitpunkt genau richtig sein muss, um eine anhaltende Fusionsreaktion aufrechtzuerhalten.
Das Experiment lieferte auch Schlüsseldaten für die Validierung von Wärmeabgas-, Transport- und aktuellen Antriebsmodellen, die alle für die Realisierung mehrerer großer Fusionsprojekte von entscheidender Bedeutung sein werden. Dazu gehören der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), der Chinese Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) und das DEMOnstration Power Station (DEMO).
EAST wurde ursprünglich im Jahr 2006 erbaut und ist jetzt eine vollständig offene Testanlage, die es der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft ermöglicht, stationäre Operationen und physikalische Forschung durchzuführen. Und da es dem EAST-Team erneut gelungen ist, Temperaturbedingungen zu schaffen, die weit über der Sonne liegen, scheint der Spitzname „Chinesische künstliche Sonne“ kaum eine Strecke zu sein!
Das Zeitalter sauberer Energie rückt näher und nicht einen Moment zu früh!
