Deutlich verbesserter Supraleiter-Magnet für Fusionskraftwerke fertig

Ein neuartiger supraleitender Magnet ist bereit für den Einsatz in Fusionsreaktoren. Dieser besteht aus einem Material, das zwar immer noch extrem weit heruntergekühlt werden muss, aber eben längst nicht mehr so weit wie bisherige Komponenten dieser Art.

Nur 20 Kelvin

Um eine Kernfusions-Anlage den Typs Tokamak zu bauen, werden extrem starke Magnete benötigt. Deren Felder müssen so konzipiert sein, dass sie das extrem heiße Plasma im Inneren in einem Schwebezustand halten. Denn es darf nicht mit festen Materialien in Berührung kommen, da es keine bekannten Stoffe gibt, die Temperaturen von Millionen Grad im Kern des Plasmas aushalten würde.

Um die benötigten Feldstärken zu erreichen, arbeitet man mit supraleitenden Magneten. In den bestehenden Systemen müssen diese dauerhaft auf 4 Kelvin (-270 Grad Celsius) heruntergekühlt werden. Bei dem neuen Material, das als REBCO bezeichnet und von einem Forscherteam des MIT entwickelt wurde, wird, sind hingegen "nur" 20 Kelvin (-253 Grad Celsius) nötig.

Das klingt nach einem relativ kleinen Unterschied, der in der Praxis aber erhebliche Vorteile mit sich bringt. Denn in den Bereichen nahe des absoluten Nullpunktes muss jedes Grad zusätzlicher Kühlung mit hohem Energieaufwand erkauft werden.

Viele Vorteile

Weiterhin lassen sich REBCO-Magnete deutlich einfacher bauen. So sind die Drähte in der Spule nicht mehr mit einem zusätzlichen Isolator versehen. Mit ihnen lässt sich ein Niederspannungssystem konstruieren, das deutlich einfacher zu bauen ist als die bisherigen Systeme. Durch den Wegfall der Isolierung wird auch etwas Raum für andere Bauteile frei - etwa für die Kühlung oder Materialien zur Steigerung der Festigkeit.

Der rund 10 Tonnen schwere Prototyp eines REBCO-Magneten für Fusionsanlagen wurde bereits 2021 gebaut. Tests zeigten, dass er ein stabiles Magnetfeld von 20 Tesla erzeugen kann. Seit den ersten Versuchen wurden auch die Grenzen des Magneten erprobt, falls mal etwas schiefgehen sollte. Zu diesem Zweck erzeugte das Team absichtlich instabile Bedingungen, wie z. B. Überhitzung und Abschalten der Stromzufuhr zur Kühlvorrichtung. Dies ist der schlimmste Fall, der in einem Fusionsreaktor eintreten kann und der auch zur Zerstörung der Anlage führt.


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