(Pixelpartikel/Getty Images) Kernfusion bietet die verlockende Aussicht auf eine nachhaltige Energiequelle, die niemals erschöpft sein kann – und Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben einen „Wendepunkt“ bei der Machbarkeit der Technologie angekündigt.
Fusion findet statt, wenn zwei oder mehr Atomkerne zu größeren Elementen verschmelzen und dabei riesige Energiemengen freisetzen – das ist es, was Sterne wie unsere eigene Sonne antreibt. Allerdings war es bisher nicht möglich, es auf der Erde in einem System zum Laufen zu bringen, das nicht mehr Energie verbraucht als es produziert.
Supraleitende Magnete wurden zuvor als eine Möglichkeit identifiziert, die für die Kernfusion erforderlichen ultrahohen Temperaturen zu erzeugen, und jetzt haben Forscher den bisher leistungsstärksten Magneten hergestellt: Es ist tatsächlich das erste Mal, dass ein Magnet wie dieser in der Lage ist, eine anhaltende Temperatur zu erzeugen Magnetfeld, das stark genug ist, damit eine Fusion stattfinden kann.
Testen des Magneten. (Gretchen Ertl, CFS/MIF-PSFC, 2021)
„Fusion ist in vielerlei Hinsicht die ultimative saubere Energiequelle“, sagt Geophysikerin Maria Zuber , vom MIT. „Die verfügbare Leistung ist wirklich bahnbrechend.“
Der neue Magnet besteht aus 16 übereinander gestapelten Platten und ist etwa 3 Meter (fast 10 Fuß) hoch. Er nutzt ein supraleitendes Material namens „ ReBCO . Mit einer Anlaufzeit von etwa zwei Wochen konnte es eine rekordverdächtige Magnetfeldstärke von 20 Tesla erreichen, was laut dem Team ausreicht, um eine Kernfusion zu ermöglichen.
Nachdem es nun seine Leistungsfähigkeit unter Beweis gestellt hat, können die MIT-Wissenschaftler und ihre Mitarbeiter beim Startup Commonwealth Fusion Systems (CFS) damit beginnen, herauszufinden, wie das Gerät in einen Kernfusionsreaktor eingebaut werden kann. Ein Rundschreiben Tokamak Es kommt ein Design zum Einsatz, bei dem eingeschlossenes Plasma auf Temperaturen von 100 Millionen Grad Celsius oder mehr erhitzt werden kann und so die Fusionsreaktionen auslöst.
Mit dem kompakten, modularen Magneten, den sie entwickelt haben, ist es laut dem Forscherteam möglich, eine ähnliche Leistung in Reaktoren zu erzielen, die 40-mal kleiner im Volumen sind, als dies zuvor bei Verwendung herkömmlicher Magnete erforderlich gewesen wäre.
Die Skalierung der Technologie ist für die Herstellung von entscheidender Bedeutung Fusionskraft Stromerzeugung praktisch und kostengünstig zu gestalten, sodass sie in das Stromnetz integriert werden kann.
Wie der Magnet in einem Reaktor platziert würde. (Gretchen Ertl, CFS/MIF-PSFC, 2021)
Der Brennstoff, der den Reaktor antreibt, wären die Wasserstoffisotope im Wasser – und da uns ein nahezu unbegrenzter Vorrat an Wasser zur Verfügung steht, könnten diese Reaktoren unbegrenzt laufen. Darüber hinaus produzieren sie nur sehr wenig Abfall.
Alle Beteiligten sind sich darüber im Klaren, dass noch viel Arbeit vor uns liegt und noch viele weitere Hürden zu überwinden sind, aber einen Magneten mit diesen Fähigkeiten zu bekommen, war eine der größten Herausforderungen für das Team – und diese Herausforderung wurde nun gemeistert. Jetzt kann der Fortschritt in den anderen Teilen des Projekts beschleunigt werden.
Und wir alle wissen, dass wir keine Zeit zu verlieren haben. Die Erdatmosphäre erwärmt sich mit katastrophalem Tempo , und eine erhebliche Reduzierung der CO2-Emissionen ist längst überfällig. Gepaart mit zwei Dingen, die wir jetzt schon tun sollten – absolut Ausstieg aus fossilen Brennstoffen und Implementierung weithin verfügbar, äußerst kostengünstige Optionen für erneuerbare Energien , wäre ein Durchbruch bei der tatsächlichen Produktion von Fusionsenergie genau das, was unser Planet braucht.
Das MIT- und CFS-Team hofft, bis 2025 eine Testanlage in Betrieb nehmen zu können.
„Es ist ein großer Moment“ sagt Bob Mumgaard , CEO von CFS. „Wir haben jetzt eine Plattform, die aufgrund der jahrzehntelangen Forschung an diesen Maschinen sowohl wissenschaftlich sehr weit fortgeschritten als auch kommerziell sehr interessant ist.“
„Es ermöglicht uns, Geräte schneller, kleiner und zu geringeren Kosten zu bauen.“