- General Fusion erreicht in Lawson Machine 26 Elektronentemperatur von über 1 keV.
- Das Unternehmen nutzt Magnetized Target Fusion-Technologie, ohne supraleitende Magnete oder Hochleistungslaser.
- Ingenieure überwinden gemeinsam mit der UK Atomic Energy Authority Herausforderungen bei der Messung der Plasmateperatur.
- Dieser Durchbruch treibt die Entwicklung kommerzieller Fusionsenergie voran und könnte künftig den Bau eines Pilotwerks ermöglichen.
Wissenschaftler haben eingeschlossenes Plasma auf über 12 Millionen Grad Celsius (21,6 Millionen Grad Fahrenheit) erhitzt. Dieser Meilenstein überwindet eine entscheidende Schwelle für kommerzielle Fusionsenergie. Diese Marke erreichte das kanadische Technologieunternehmen General Fusion in seinem experimentellen Prototyp Lawson Machine 26 (LM26). Das Gerät erreichte vor Erreichen der Spitzenkompression eine Elektronentemperatur von 1,1 Kiloelektronenvolt (keV). In der Fusionsphysik ist das Überschreiten von 1 keV ein international anerkannter Meilenstein.
Weltweit haben nur wenige experimentelle Reaktoren diesen Standard je erreicht. „General Fusion verfügt in der Magnetized Target Fusion über eine 20-jährige Bilanz branchenführender Meilensteine, gestützt durch umfangreiche, peer-reviewte wissenschaftliche Literatur“, sagt General Fusion CEO Greg Twinney. „Wir haben LM26 gebaut, um einen wichtigen technologischen Meilenstein zu erreichen, der uns helfen wird, im nächsten Jahrzehnt die erste Anlage dieser Art zu errichten und diesen Weg schrittweise voranzutreiben.“
Neuer mechanischer Ansatz für Fusion
General Fusions innovative Technologie
Bisher nutzte jedes Labor, das diesen Standard erreichte, große supraleitende Magnete oder Hochleistungslaser. General Fusion geht einen anderen Weg. Es verwendet ein mechanisches Verfahren namens Magnetized Target Fusion (MTF). Es ist das erste Gerät in der Geschichte, das langsame physikalische Kompression einsetzt, um diese Temperatur zu erreichen. Die meisten modernen Fusionsprojekte setzen auf extreme Bedingungen. Einige feuern mit gewaltigen Lasern für wenige Nanosekunden auf Brennstoffpellets, andere schließen Plasma in komplexe magnetische Käfige ein. Im Gegensatz dazu injiziert General Fusion magnetisch eingeschlossenes Plasma in eine Kammer und komprimiert es mittels sich zusammenziehender fester Metallwände innerhalb weniger Millisekunden.
Die mechanische Kompression des Brennstoffs macht den Einsatz seltener, empfindlicher Materialien überflüssig. Ein kommerzielles Werk wird eine zirkulierende flüssigmetallische Barriere verwenden. Diese Schicht kann schädliche Neutronenstrahlung und intensive Hitze absorbieren. Dadurch können Ingenieure den Reaktor aus konventionellen Industriemetallen bauen.
Überwindung diagnostischer Herausforderungen
Zusammenarbeit zur Überwindung technischer Herausforderungen
Der Nachweis der Reaktionstemperatur erfordert eine präzise diagnostische Anordnung. Das Plasma befindet sich in einer kollabierenden Metallhülse. Aufgrund dieser dichten Einhausung ist die Messung des Kerns ohne Störung der Reaktion ein erhebliches technisches Hindernis. Um dies zu lösen, kooperierten Ingenieure mit der UK Atomic Energy Authority (UKAEA). Das britische Nationallabor betreibt in Culham seine Flaggschiff-Fusionseinrichtung. Das gemeinsame Team setzte Thomson-Streuung ein, eine Goldstandard-Diagnosemethode, bei der ein Laserstrahl durch das Plasma geschickt wird. Indem sie messen, wie das Licht an hochenergetischen Teilchen streut, können Forscher die Temperatur mit hoher Genauigkeit berechnen.
Die Diagnose-Hardware basiert auf einem im Culham Centre for Diagnostic Innovation Excellence gefertigten kundenspezifischen Mehrkanalspektrometer. Die Testdaten sind nun auf dem Unternehmensportal veröffentlicht und bei wissenschaftlichen Fachzeitschriften zur Peer-Review eingereicht.
Internationaler Wettlauf um Fusion
Antwort auf globale Stromnachfrage
Dieser Durchbruch kommt zu einer Zeit, in der international um die Bereitstellung unbegrenzter, kohlenstoffarmer Elektrizität gerungen wird, um Netze zu versorgen, die vor beispielloser Nachfrage stehen. Das in Vancouver ansässige Unternehmen wird vom kanadischen Strategic Innovation Fund unterstützt und vom US-Unternehmen General Atomics beraten. Techniker haben bereits mit dem Umbau der LM26-Maschine begonnen. Ingenieure arbeiten derzeit daran, das Kompressionssystem des Geräts auf 10 keV oder etwa 100 Millionen Grad Celsius zu steigern. Dieser Meilenstein wird helfen, das Lawson-Kriterium zu erfüllen. Dieses Gleichgewicht aus Temperatur, Dichte und Einschlusszeit ist für die Erzeugung von Nettostrom erforderlich.
Sollten diese technischen Meilensteine erreicht werden, plant General Fusion den Bau seines ersten netzbetriebenen Pilotwerks um 2035.
Parameter Spezifikation Erreichte Temperatur Über 12 Millionen Grad Celsius Elektronentemperatur 1,1 keV Ziel Kompressionssystem 10 keV
Zukunftsaussichten kommerzieller Fusionsenergie
General Fusions bahnbrechender Fortschritt markiert einen bedeutenden Schritt in der Fusionsforschung, insbesondere beim Erreichen hochtemperierten Plasmas ohne herkömmliche Hochkostenausrüstung. Dies demonstriert nicht nur das Potenzial des Unternehmens für technologische Innovation, sondern spiegelt auch den globalen Bedarf an nachhaltiger Energie wider. Mit dem Umbau der LM26 und den Plänen für ein künftiges Pilotwerk könnte dies ein wichtiger Schritt zur Kommerzialisierung der Fusion werden, der für die Lösung der Energiekrise und die Reduzierung von CO2-Emissionen weitreichende Bedeutung hat.