Kernfusion: Erst heizen, dann verdichten – Princeton-Forscher sehen energiesparenden Umweg
Physiker des Princeton Plasma Physics Laboratory erweitern eine 70 Jahre alte Faustregel der Fusionsforschung. Ihr Ergebnis: Der Weg zur Zündung könnte deutlich weniger Energie kosten.
Archivbild · Foto: PPPL Princeton Plasma Physics Laboratory from Princeton, NJ, U.S.A. / Wikimedia Commons, CC BY 2.0 (zugeschnitten und skaliert)
Seit mehr als sieben Jahrzehnten nutzen Fusionsforscher das sogenannte Lawson-Kriterium, um abzuschätzen, wann ein Plasma zündet und sich selbst erhält. Luis Delgado-Aparicio, Masayuki Ono und Jonathan Menard vom Princeton Plasma Physics Laboratory des US-Energieministeriums haben die Regel nun um vier Faktoren erweitert: Ansammlung von Heliumasche, Verunreinigungen im Plasma, Synchrotronstrahlung und Wärmeverluste. Die Arbeit erschien in der Fachzeitschrift Physical Review Letters.
Nach ihren Berechnungen könnte es deutlich weniger Energie erfordern, das Plasma zuerst stark aufzuheizen und erst danach seine Dichte zu erhöhen, statt den üblichen Weg über die Dichte zu gehen. Delgado-Aparicio vergleicht das damit, einen Gipfel zu umgehen, statt ihn zu überqueren. Zugleich warnen die Forscher: Schon ein Teil Wolfram auf 10.000 Teile Brennstoff kann den nötigen Druck für die Zündung etwa verdoppeln. Wolfram ist für die Innenwände von mehr als einem Dutzend geplanter Fusionsanlagen vorgesehen. Die Ergebnisse sind rein theoretisch und noch nicht experimentell überprüft. Als Gegenmittel nennt das Team etwa Beschichtungen aus flüssigem Lithium. Als Nächstes sind Computersimulationen geplant.