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Neuer Energierekord an der Fusionsforschungsanlage JET

Bei den letzten Experimenten am europäischen Versuchsreaktor JET in Culham (Großbritannien) vor seiner Stilllegung wurde Fusionsenergie in bisher unerreichter Höhe erzeugt. Dabei wurde auch ein von IAP-Forschern entwickeltes Betriebsszenario für Fusionsreaktoren erfolgreich getestet.

Künstlerisches Konzept des Plasmas im JET-Tokamak (Foto des Plasmas überlagert mit Foto des Tokamaks)

© UKAEA, courtesy of EUROfusion

Tokamak-Reaktor "JET" erzeugt neue Rekordmenge an Fusionsenergie und teste auch erfolgreich ein von TU Forschern entwicketes Operationsszenario ohne potenziell zerstörerische Instabilitäten (Bild: UKAEA, mit freundlicher Genehmigung von EUROfusion)

Im Joint European Torus (JET), öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster in Großbritannien ist es einem europäischen Forscherteam gelungen, aus 0,2 Milligramm Brennstoff 69 Megajoule Energie zu erzeugen. Das ist die höchste Energiemenge, die jemals in einem Fusionsexperiment erreicht wurde. JET ist ein so genannter Tokamak-Reaktor, bei dem starke Magnetfelder genutzt werden, um das rund 100 Millionen Grad Celsius heiße Wasserstoffplasma in einer donutförmigen Vakuumkammer einzuschließen. JET ist derzeit das einzige Fusionsexperiment weltweit, das mit dem gleichen Brennstoffgemisch aus Deuterium und Tritium arbeitet, das auch in kommerziellen Fusionskraftwerken zum Einsatz kommen wird.

Ein großes Problem bei der Realisierung der Kernfusion ist es, die Wände künftiger Fusionsreaktoren vor dem heißen Plasma zu schützen. Dazu gibt es verschiedene Vorschläge, von denen einige bei den letzten Experimenten am JET erstmals in einer Deuterium-Tritium-Umgebung getestet wurden. Darunter war auch ein Betriebsszenario, das vor zwei Jahren von Fusionsforschern unseres Instituts (Dr. Georg Harrer, DI. Lidija Radovanovic und Univ.Prof. Dr. Friedrich Aumayr) gemeinsam mit deutschen Kollegen um Univ.Prof. Dr. Elisabeth Wolfrum vom IPP Garching in der Fachzeitschrift "Physical Review Letters", öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster  veröffentlicht wurde. Nachdem das neue Betriebsszenario (QCE für Quiet Continuous Exhaust) bereits an mittelgroßen Fusionsexperimenten wie ASDEX Upgrade und TCV erprobt worden war, wurde es nun erstmals am JET und im D-T-Betrieb erfolgreich getestet.

Statt großer, potenziell zerstörerischer Instabilitäten des Plasmas, so genannter ELM-Ausbrüche vom Typ I, nimmt das QCE-Szenario bewusst viele kleine Instabilitäten in Kauf, die für die Reaktorwände unproblematisch sind. Aufgrund dieses Erfolges ist zu erwarten, dass dieses Szenario auch in zukünftigen größeren Fusionsreaktoren wie ITER realisierbar sein wird. Das europäischen Forschungskonsortium EUROfusion, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster und insbesondere die österreichische Fusionsforschung, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster  freuen sich, dass es gelungen ist zu zeigen, wie man den Plasmarand in einen stabilen Zustand versetzen und so verhindern kann, dass große Energieausbrüche die Reaktorwand erreichen.

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Univ.Prof. Dr. Friedrich Aumayr
Institut für Angewandte Physik
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10, 1040 Wien
Telefon: +43 1 58801 13430
E-Mail: friedrich.aumayr@tuwien.ac.at
Webseite: https://www.tuwien.at/en/phy/aumayr

Dipl.Ing. Lidija Radovanovic
Institut für Angewandte Physik
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10, 1040 Wien
E-Mail: lidija.radovanovic@tuwien.ac.at
Telefon: +43 1 58801 13434