Neuer Rekord in der Fusionsforschung: Südkoreanischer KSTAR erreicht Meilenstein
Fortschritt in der Fusionsenergieforschung: KSTAR erreicht 48 Sekunden Plasma-Stabilität bei 100 Millionen Grad.
(Bild: National Fusion Research Institute (NFRI))
Der südkoreanische Forschungsreaktor KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) hat einen bedeutenden Durchbruch in der Fusionsenergieforschung erzielt. Laut dem Korea Institute of Fusion Energy (KFE) und der National Research Council of Science & Technology (NST) konnte KSTAR Plasmazustände mit Ionentemperaturen von 100 Millionen Grad Celsius für 48 Sekunden aufrechterhalten. Zudem gelang es, den High Confinement Mode (H-Mode), bei dem sich das Plasma in einem stabilen Zustand befindet, für mehr als 100 Sekunden zu erzielen.
Ziel der Fusionsenergieforschung ist es, Technologien zu entwickeln, die hochtemperiertes und dichtes Plasma für längere Zeiträume stabilisieren können. Der Tokamak KSTAR hat in den vergangenen Jahren erhebliche Fortschritte in der Erforschung von Langzeitplasmaoperationen gemacht.
2018 erreichte KSTAR erstmals eine Plasmatemperatur von 100 Millionen Grad und konnte diese im Jahr 2021 für 30 Sekunden aufrechterhalten. Im jüngsten Versuch verlängerte das KSTAR-Team die Betriebszeit von ultrahochtemperiertem Plasma auf 48 Sekunden und hielt dabei eine Ionentemperatur von 100 Millionen Grad aufrecht. Dieser Erfolg basiert auf Verbesserungen der Plasmabeheizungssysteme und Fortschritten in den Techniken zur Kontrolle und Betrieb von Hochtemperaturplasma.
Ein Schritt näher zur praktischen Fusionsenergie
Die jüngsten Erfolge des KSTAR bringen die praktische Nutzung der Fusionsenergie einen Schritt näher. Fusionsenergie nutzt das Prinzip, das in Sternen wie unserer Sonne Licht und Wärme erzeugt. Damit könnte sich in Zukunft eine emissionsfreie Energiequelle realisieren lassen.
Die Verbesserungen an den Plasmabeheizungssystemen und die Fortschritte in den Verfahren zur Kontrolle von Hochtemperaturplasma haben die Langlebigkeit des Plasmas signifikant erhöht. Diese Fortschritte könnten wertvolle Daten für das Internationale Thermonukleare Experimentelle Reaktor (ITER) Projekt liefern, das ab 2025 mit der Produktion des ersten Plasmas beginnen soll. Der Versuchsreaktor befindet sich beim französischen Kernforschungszentrum Cadarache seit 2007 im Bau.
Verbesserungen an den Ablenkplatten
Ein Schlüsselfaktor für den Erfolg der jüngsten Experimente war die Aktualisierung der Ablenkplatten (Divertoren) von KSTAR auf Wolfram im Jahr 2023. Im Vergleich zu den vorherigen kohlenstoffbasierten Divertoren zeigte der neue Wolfram-Divertor nur eine 25-prozentige Erhöhung der Oberflächentemperatur unter ähnlichen Wärmebelastungsbedingungen. Dies bietet erhebliche Vorteile für Langzeit-Hochheizleistungsoperationen und die Haltbarkeit.
Das KSTAR-Team konnte durch diese Experimente bestätigen, dass die Aktualisierung auf Wolfram-Divertoren erfolgreich war und wie geplant funktionieren. Sie stellten ebenfalls fest, dass Schlüsselkomponenten von KSTAR, wie Heiz-, Diagnose- und Kontrollsysteme, die für langfristige Plasmaoperationen benötigte Systemzuverlässigkeit gewährleisten.
Zukunft der Fusionsenergie
Das ultimative Ziel von KSTAR ist es, eine Plasmaoperation von 300 Sekunden mit Ionentemperaturen von über 100 Millionen Grad zu erreichen. Um an dieses Ziel zu gelangen, konzentriert sich das KSTAR-Team auf die Verbesserung der Leistung der Geräte und auf wichtige Forschungsbereiche, einschließlich der Installation zusätzlicher Wolfram-Plasma-Komponenten und der Nutzung von Echtzeitsteuerung mit künstlicher Intelligenz.
Die jüngsten Erfolge des KSTAR-Teams geben grünes Licht für den Erwerb der Kerntechnologien, die für den Forschungs-Fusionsreaktor benötigt werden. "Wir werden unser Bestes tun, um Kerntechnologien zu sichern, die für den Betrieb von ITER und den Bau zukünftiger Demo-Reaktoren unerlässlich sind", sagte Dr. Suk Jae Yoo, Präsident des KFE.
Die Fortschritte in der Fusionsenergieforschung unterstreichen das Potenzial der Fusionsenergie als saubere, nahezu unbegrenzte Energiequelle für die Zukunft. Mit kontinuierlichen Fortschritten in der Technologie und Forschung rückt die Realisierung von Fusionsenergie näher an die Realität heran.
(tho)
