Weltgrößte Fusionsanlage nimmt Betrieb wieder auf
Im September nach der Sommerpause nehmen die Dinge wieder ihren normalen Lauf, so auch im Bereich der Fusionsforschung. Mit der ersten Versuchsrunde nach einer 22-monatigen Betriebspause, in der die weltgrößte Magneteinschluß-Fusionsanlage JET (Joint European Torus) umgebaut und erweitert wurde, nehmen europäische Forscher ihre Arbeiten an der Anlage wieder auf. Die JET-Forscher erschließen Fusionsenergie als sichere, umweltfreundliche und praktisch unerschöpfliche Energiequelle für künftige Generationen. Koordiniert werden die Forschungen unter dem europäischen Fusionszusammenschluss EFDA, an dem alle 27 Mitgliedstaaten sowie die Schweiz beteiligt sind. Das JET-Projekt ist Teil der Vorbereitungsphase für die Entwicklung des Internationalen Thermonuklearen Experimentalreaktors ITER. Das internationale wissenschaftlich-technische Forschungsprojekt ITER, teilweise von der Europäischen Kommission unter dem Themenbereich "Fusionsforschung" des Siebten Rahmenprogramms (RP7) im Rahmen des EURATOM-Vertrags (Europäische Atomgemeinschaft) finanziert, baut derzeit in Cadarache, Frankreich, den größten und fortschrittlichsten Experimental-Fusionsreaktor. Das ITER-Projekt soll zeigen, dass es physikalisch und technisch möglich ist, das Prinzip der Energiegewinnung aus Plasma für den Bau eines Fusionskraftwerks zu nutzen, in dem durch Kernfusion Strom erzeugt wird. Die Fusionsforschung untersucht die Freisetzung von Energie, wenn leichte Nuklide zu schwereren Atomen fusionieren. In der Natur finden Fusionsreaktionen in Sternen statt und sollen nun, so hoffen die Forscher, in Fusionsanlagen auf der Erde reproduziert werden. In einem Fusionsreaktor fusionieren Kerne von Wasserstoffisotopen, Deuterium und Tritium, unter hohen Temperaturen zu Heliumkernen und geben Energie in Form von Neutronenstrahlung ab. Wie in herkömmlichen Kraftwerken wird dann aus der Wärme, die bei der Verlangsamung der Neutronen durch dichteres Material entsteht, Strom erzeugt. Fusionsreaktionen finden unter Temperaturen statt, die über 100 Millionen Grad Celsius erreichen. Der Vorteil, den die Forscher hier sehen, ist, dass bei dieser Art der Energieerzeugung keine Treibhausgase und auch keine radioaktiven Spaltprodukte mit langer Halbwertzeit als Abfallstoffe anfallen. Das JET am Forschungszentrum Culham im Vereinigten Königreich ist die weltweit erste Versuchsanlage, die mit einem Deuterium/Tritium-Brennstoffgemisch arbeitet, das im ITER sowie in kommerziellen Fusionskraftwerken eingesetzt werden soll. Während der langen Versuchspause wurde JET komplett umgebaut und mit einer neuen Brennkammerwand ausgestattet, der so genannten "ITER-like Wall". Hier werden nun erstmals Materialien getestet, die später für ITER verwendet werden sollen. Größtenteils mittels Fernhantierungstechnik wurden rund 86.000 Komponenten entfernt und durch neue ersetzt, sodass die innere Gefäßwand nun aus Beryllium- und Tungsten-Lamellen besteht. Während Beryllium für den Bau der Hauptwand verwendet wird, wird Tungsten wegen seines hohen Schmelzpunkts für den sogenannten Divertor eingesetzt, über den Verunreinigungen entfernt werden und der hohen Wärmebelastungen ausgesetzt ist. Lorne Horton, JET-Entwicklungsleiter bei EFDA, erklärt hierzu: "In den kommenden Versuchen soll geprüft werden, ob sich das für den ITER geplante Wandmaterial erwartungsgemäß verhält." EFDA-Leiter Francesco Romanelli erklärt zur Aufrüstung des JET: "Dies sind die wahrscheinlich umfangreichsten Arbeiten nach der Konstruktion der Anlage selbst. Mit dem Fachwissen und unter wissenschaftlicher Mitarbeit einer Vielzahl von Fusionslaboren hat es das Forscherteam geschafft, einen kleinen ITER zu bauen. "Nach einem ausgezeichneten Start mit hochreinem Plasma unter ITER-relevanten Bedingungen gehen wir davon aus, dass sich die Wandmaterialen für den ITER eignen." Ein weiterer Erfolg während dieses viel versprechenden "Fusions-TÜVs" war, dass die Wärmeleistung um 50% erhöht werden konnte. Mit der zusätzlichen Energie kann JET höhere Plasmatemperaturen erreichen und sich damit den ITER-Bedingungen annähern. Neue Diagnose- und Kontrollsysteme, entwickelt von den EFDA-assoziierten Forschungslaboren, ebnen den Weg für weitere Untersuchungen zu den wissenschaftlichen Finessen beim ITER-Bau. Forscher Maximos Tsalas, der bereits früher am JET-Projekt mitgewirkt hatte, erwartete am 24. August im Kontrollraum des umgebauten JET gemeinsam mit anderen Forschern gespannt, wie nach der Installation der neuen ITER-like Wall erstmals Plasma hergestellt wurde. "Ich hatte meine Forschungsarbeiten am JET vor mehr als einem Jahr unterbrochen. Die Veränderungen, die inzwischen stattgefunden haben, sind außerordentlich: JET wurde komplett umgebaut. Für mich ist es eine große Ehre, an der ersten Versuchsreihe teilnehmen zu dürfen. Das kommende Vorhaben ist eine große Herausforderung, und wir sind alle gespannt, ob die neuen Systeme die Erwartungen erfüllen, und wie die neue Wand funktioniert. JET wird nach und nach zum vollen Betrieb übergehen, damit wir die ITER-Materialien unter ITER-ähnlichen Bedingungen genauestens untersuchen können", wie er erklärt. Mit der neuen ITER-like Wall wurde 15 Sekunden lang das erste Plasma hergestellt: die Erwartungen der Forscher wurden damit übertroffen. Peter Lomas, Leiter der Plasma-Abteilung, erklärt hierzu: "Wir haben es geschafft, bereits im ersten Versuch hochreines Plasma herzustellen. Und obwohl wir auf Probleme vorbereitet waren, war das Prozedere nicht anders als bei der alten Graphitwand - das ist das Erstaunliche an der Sache." Guy Matthews, Leiter des Projekts ITER-Like Wall, führt fort: "Unsere ersten spektroskopischen Untersuchungen ergaben, dass das Plasma sehr rein war: ein durchaus vorzeigbares Ergebnis, vor allem angesichts der Ausmaße der neuen Komponenten."Weitere Informationen finden Sie unter: JET: http://www.jet.efda.org/
Länder
Frankreich, Vereinigtes Königreich