21.12.2020

JET bereitet energieerzeugende Fusionstests vor

Am europäischen Gemeinschaftsexperiment JET – dem Joint European Torus – in Culham in Grossbritannien sind im kommenden Jahr Plasmaexperimente geplant, die Fusionsenergie erzeugen.

Im europäischen Fusionsforschungsprogramm hat der Tokamak JET die Aufgabe, Plasmen in der Nähe der Zündung zu untersuchen. Diese weltweit größte Fusionsanlage ist die zurzeit einzige, die mit dem Brennstoff eines künftigen Fusionskraftwerks experimentieren kann, den beiden Wasserstoff-Sorten Deuterium und Tritium, dem schweren und überschweren Wasserstoff. Alle anderen Anlagen arbeiten mit Test-Plasmen aus leichtem Wasserstoff oder Deuterium.
 
In der ersten Deuterium-Tritium-Kampagne 1991 ist es mit JET zum ersten Mal in der Geschichte der Fusionsforschung gelungen, Energie durch Kernfusion freizusetzen. Für die Dauer von zwei Sekunden lieferte das Plasma eine Fusionsleistung von 1,8 MW. 1993 wurde JET – so wie die Fusionsanlagen Asdex und Asdex Upgrade am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Deutschland – mit einem neuen Bauteil, dem Divertor ausgerüstet.

In der zweiten Deuterium-Tritium-Kampagne 1997 konnte der JET mit dem veränderten Mischungsverhältnis der Brennstoffe die Fusionsleistung auf 16 MW steigern. Das entspricht mehr als der Hälfte der aufgewendeten Heizleistung. Für einen Nettogewinn an Energie ist das JET-Plasma allerdings zu klein. Dies ist die Aufgabe des Internationalen Thermonuklearen Experimentalreaktors (Iter), der zurzeit in Cadarache in Südfrankreich gebaut wird.

Von 2009 bis 2011 wurde die frühere Kohlenstoff-Auskleidung des Plasmagefässes durch eine Mischung aus Beryllium und – wiederum nach dem Vorbild des Asdex Upgrade – aus Wolfram ersetzt. Die gleichen Materialien sind auch für den Iter vorgesehen: Wolfram ist widerstandsfähiger als Kohlenstoff, der überdies zu viel Wasserstoff einlagert. Allerdings stellt die metallische Wand hohe Anforderungen an die Qualität der Plasmaführung. Eine Voraussetzung dafür war der Ausbau der Neutralteilchen-Plasmaheizung, die seit kurzem gut 30 MW in das Plasma einspeisen kann.

Mit der dritten Deuterium-Tritium-Kampagne will man vor allem Daten zur Vorbereitung der Experimente mit dem Iter gewinnen. Begonnen wird zunächst mit Experimenten in reinem Tritium. Nach einer sorgfältigen Auswertung soll dann in der zweiten Jahreshälfte 2021 an JET die dritte und letzte Deuterium-Tritium-Kampagne lanciert werden.

Quelle: 
M.A. nach IPP, Medienmitteilung, 14. Dezember 2020