Durchbruch in der Kernfusion: Reaktor bricht Rekord bei Plasmastabilität um 25%
Die französische Behörde für alternative Energien und Atomenergie (CEA) hat einen Meilenstein in der Erforschung der Stabilität von Plasma in Kernreaktoren bekannt gegeben: Es ist gelungen, das Plasma 1.337 Sekunden (bzw. 22 Minuten) lang aufrechtzuerhalten. Dieser neue Rekord übertrifft den erst vor wenigen Wochen im Reaktor EAST in China aufgestellten Höchstwert um 25 %.
Dies entspricht 22 Minuten, in denen das Plasma im Fusionsreaktor stabil blieb, bevor es sich auflöste oder instabil wurde. Diese Technologie verbraucht weniger Brennstoff als ein herkömmlicher Kernspaltungsreaktor und produziert geringere Mengen an radioaktiven Abfällen, was sie zu einem Schlüsselelement für die künftige Energieerzeugung macht.
Nach Angaben der CEA erreichte das Plasma eine Temperatur von 50 Millionen Grad Celsius - ein bedeutender Fortschritt auf dem Weg zur kontrollierten Kernfusion. Das Ergebnis wurde in einem Tokamak-Reaktor erzielt, der in magnetischen Fusionsreaktoren verwendet wird, und könnte ein entscheidender Schritt für Projekte wie den International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) sein, der derzeit in Frankreich gebaut wird.
Die CEA arbeitet daran, die Stabilität des Plasmas auf mehrere Stunden zu erhöhen und noch höhere Temperaturen zu erreichen, um die für Fusionsplasmen erforderlichen Bedingungen zu schaffen:
West hat einen neuen technologischen Meilenstein erreicht, indem es das Wasserstoffplasma mit einer Heizleistung von 2 Megawatt (MW) über 20 Minuten stabil gehalten hat. Die Experimente werden mit höherer Leistung fortgesetzt.
- Anne-Isabelle Etienvre, Direktorin für Grundlagenforschung bei CEA
Eine der größten Herausforderungen in der Fusionsforschung ist die Beherrschung des von Natur aus instabilen Plasmas bei gleichzeitiger Gewährleistung der Langlebigkeit der plasmabeschichteten Komponenten, die extremen Temperaturen und Strahlung standhalten müssen. Mit supraleitenden Spulen und aktiv gekühlten Komponenten schaffen die Forscher am Standort West eine stabile Umgebung für diese Langzeitexperimente, die schließlich mehrere Stunden dauern sollen.
Quelle(n)
CEA (In English)
On 12 February, the CEA’s West machine was able to maintain a plasma for more than 22 minutes. In doing so, it smashed the previous record for plasma duration achieved with a tokamak. This leap forward demonstrates how our knowledge of plasmas and technological control of them over longer periods is becoming more mature, and offers hope that fusion plasmas can be stabilised for greater amounts of time in machines such as Iter.
1,337 seconds: that was how long West, a tokamak run from the CEA Cadarache site in southern France and one of the EUROfusion consortium medium size Tokamak facilities, was able to maintain a plasma for on 12 February. This was a 25% improvement on the previous record time achieved with East, in China, a few weeks previously.
Reaching durations such as these is a crucial milestone for machines like Iter, which will need to maintain fusion plasmas for several minutes. The end goal is to control the plasma, which is naturally unstable, while ensuring that all plasma-facing components are able to withstand its radiation without malfunctioning or polluting it.
This is what CEA researchers intend to achieve and what explains the current record. Over the coming months, the West team will double down on its efforts to achieve very long plasma durations – up to several hours combined – but also to heat the plasma to even higher temperatures with a view to approaching the conditions expected in fusion plasmas.
West is a CEA facility that benefits from the commission’s decades of experience in the use of tokamaks to study plasmas. It welcomes researchers from around the world, who make use of its key characteristics that allow long-duration plasmas, particularly its superconducting coils and actively cooled components. West is one facet of an international movement comprising other major experiments in which CEA researchers are heavily involved, such as JET, the Joint European Torus tokamak in the United Kingdom (closed in late 2023), which holds the record for fusion energy, JT-60SA in Japan, EAST in China, and KSTAR in South Korea, not to mention the flagship machine that is Iter.
“West has achieved a new key technological milestone by maintaining hydrogen plasma for more than twenty minutes through the injection of 2 MW of heating power. Experiments will continue with increased power. This excellent result allows both West and the French community to lead the way for the future use of Iter.”, comment Anne-Isabelle Etienvre, Director of Fundamental Research at the CEA.
