China hat einen neuen Superstahl für Fusionsreaktoren entwickelt

Chinesische Forscher haben einen Durchbruch bei der Entwicklung eines speziellen Stahls für Fusionsreaktoren erzielt. Hier geht es darum, nicht nur extrem niedrige Temperaturen, sondern auch massive Magnetfelder unbeschadet auszuhalten.

Für Extrembedingungen

Ein neu entwickelter Spezialstahl namens CHSN01 könnte den Weg für stabile und leistungsfähige Kernfusionsreaktoren ebnen - eine langjährige Hürde in der Realisierung dieser sauberen Energieform. Das berichtet die South China Morning Post. Das neue Material ist deutlich leistungsfähiger als etwa ein Konkurrenzprodukt, das im ITER verbaut wird.

Im Zentrum eines Fusionsreaktors wirken extreme Kräfte: Supraleitermagnete müssen Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt sowie gewaltige Magnetfelder, mit denen das Plasma in einem Schwebezustand gehalten wird, aushalten. Bislang scheiterten viele Materialien an diesen widersprüchlichen Anforderungen, da sie bei Kälte sehr spröde werden und dann bei den auftretenden Magnetkräften brechen.


Doch nun berichten chinesische Forscher von einem entscheidenden Fortschritt: Der neuartige CHSN01-Stahl erfüllt alle nötigen Kriterien - hohe Zugfestigkeit, Kältetauglichkeit und Ermüdungsbeständigkeit. Die Entwicklung dieses Materials begann bereits 2011, nachdem beim internationalen ITER-Projekt in Frankreich erhebliche Mängel an bislang eingesetztem Kryostahl festgestellt worden waren. Die chinesische Wissenschaftsgemeinde nahm diese Herausforderung an. Unter der Leitung von Li Laifeng am technischen Institut für Physik und Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften begann eine über zehnjährige Entwicklungsarbeit, begleitet von Rückschlägen, Kritik und Zweifeln.

500 Tonnen für BEST

Ein Wendepunkt war die Beteiligung des renommierten Physikers Zhao Zhongxian, der 2020 das Team verstärkte und bestehende internationale Standards infrage stellte. In der Folge wurde ein neuer Stahl mit optimierten Legierungsbestandteilen - darunter Vanadium und präzise kontrollierten Kohlenstoff- und Stickstoffgehalten - entwickelt. Ein eigens gegründetes Industriekonsortium unterstützte die Umsetzung.

Fachgutachten bestätigen inzwischen die Tauglichkeit von CHSN01: Der Stahl hält magnetischen Feldern von bis zu 20 Tesla sowie Belastungen von 1.300 MPa stand - ein Spitzenwert im Bereich der Kryotechnologie. Er wird nun CHSN01 in Chinas eigenem Fusionsprojekt BEST (Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak) eingesetzt, das bis 2027 fertiggestellt werden soll. Alle 500 Tonnen der Supraleiterhüllen bestehen aus dem neuen Werkstoff. Zudem sehen Experten auch Potenzial für andere Anwendungen: "Dieser Stahl kann weit über den Bereich der Supraleitung hinaus eingesetzt werden", so Zhao.


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