Kernfusion: Neuartiger Stellarator mit Permanent-Magneten solls richten

Die Kernfusions-Forschung hat in der letzten Zeit in vielen Bereichen Fortschritte gemacht - und nun wurde auch das Konzept des Stellarators noch einmal grundlegend überarbeitet. Dabei setzt man erstmals auf eine Konstruktion mit Permanent-Magneten.

Wie Kühlschrank-Magnete - nur besser

Im Gegensatz zu den verbreiteteren Tokamak-Reaktoren müssen Stellaratoren keinen elektrischen Strom durch ihr Plasma leiten, um magnetische Kräfte zu erzeugen. Das ist von Vorteil, weil der Prozess die Fusionsvorgänge stören kann. Dennoch werden Tokamaks meist bevorzugt, da sie das Plasma optimal einschließen können und auch weniger kostenintensiv und komplex sind.

Am Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), dessen Gründer Lyman Spitzer vor über 70 Jahren das Stellarator-Konzept ersann, wurde nun allerdings ein neues System namens MUSE vorgestellt. Dessen Entwickler sind sich sicher, dass ihre Lösung die bisherigen Probleme dieser Bauart hinter sich lassen könnte. Der neue MUSE-Stellerator Anstelle von Elektromagneten verwendet das Gerät Dauermagnete, die allerdings viel stärker und feiner abgestimmt sind als die Magnete, die man in alltäglichen Produkten findet. MUSE benötigt Dauermagnete aus Seltenerdmetallen, die Feldstärken von mehr als 1,2 Tesla bieten können. Im Vergleich dazu weisen herkömmliche Ferrit- oder Keramik-Permanentmagnete normalerweise zwischen 0,5 und 1 Tesla auf.

Tolle Quasisymmetrie

"Ich erkannte, dass Seltene-Erden-Permanentmagnete, selbst wenn sie neben anderen Magneten platziert sind, Magnetfelder erzeugen und aufrechterhalten können, die notwendig sind, um das Plasma einzuschließen, sodass Fusionsreaktionen stattfinden können, und das ist die Eigenschaft, die diese Technik zum Funktionieren bringt", erklärte Michael Zarnstorff, ein leitender Forschungsphysiker am PPPL und MUSE-Prinzipalforscher.

MUSE soll dadurch letztlich nicht nur einfacher zu konstruieren sein, sondern auch die sogenannte Quasisymmetrie besser als andere Stellaratoren umsetzen. Stark vereinfacht ausgedrückt bedeutet Quasisymmetrie, dass die Form eines Magnetfeldes im Inneren eines Stellarators nicht mit der Form des Feldes um den Stellarator herum übereinstimmt. Dennoch bleibt die Gesamtstärke des Magnetfeldes einheitlich, wodurch das Plasma effektiv eingeschlossen wird.

Laut Zarnstorff gelingt MUSE die Quasisymmetrie "mindestens 100-mal besser als jedem existierenden Stellarator". Wie sich die Magnetfelder genau anordnen, muss noch genauer kartiert werden. Die Forscher sind zuversichtlich, dass die Chancen auf eine stabile Kernfusion und damit eine Bereitstellung nutzbarer Energie steigen werden.


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