Wissenschaftsnachrichten aus Norwegen in englischer SpracheWissenschaftsnachrichten aus Norwegen in englischer SpracheMeinungen, Debatten und Blogs von ForschernMeinungen, Debatten und Blogs von ForschernWissenschaftsnachrichten aus Norwegen in englischer SpracheWissenschaftsnachrichten aus Norwegen in englischer SpracheMeinungen, Debatten und Blogs von ForschernMeinungen, Debatten und Blogs von ForschernVor hundert Jahren schlug Arthur Eddington vor, dass Sterne leuchten, weil Atome in ihren Kernen verschmelzen.In der Sonne schmilzt Wasserstoff und wird zu Helium.So wurde der Stern beleuchtet, und so wird er noch weitere fünf Milliarden Jahre leuchten.Wäre es uns gelungen, die Reaktionen auf der Erde zu reproduzieren, hätten wir eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle erhalten.Der Kraftstoff kann aus Wasser gewonnen werden.Ein Fusionskraftwerk stößt keine Treibhausgase aus und erzeugt keinen langlebigen radioaktiven Abfall.Wissenschaftler versuchen seit Jahrzehnten, den Code zu knacken.Sie haben Temperaturen nachgebildet, die um ein Vielfaches höher sind als in der Sonne.Millionen Grad heißes Plasma wurde für mehrere Minuten eingefangen.Atome sind verschmolzen.Aber niemand hat es geschafft, eine Maschine zu schaffen, in der die Fusion lange genug und stabil genug stattfindet, um mehr Energie zu erzeugen, als verbraucht wird.Fusion ist das Gegenteil von Spaltung, die in normalen Kernkraftwerken stattfindet.Bei der Kernspaltung werden große schwere Atome, meist Uran 235, in einer Kettenreaktion in kleinere Teile gespalten.Bei der Fusion müssen stattdessen leichte Atome zusammengepresst werden.Der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) ist der Name des größten Fusionsexperiments, das jemals gestartet wurde.Es ist eine Zusammenarbeit zwischen China, der EU, Indien, Japan, Korea, Russland und den USA.Mit dem Reaktor werden Forscher eine Technologie testen, die in einem ähnlichen zukünftigen Fusionskraftwerk funktionieren muss.Sie zielen auch darauf ab, Rekorde aufzustellen.Die Produktion der Komponenten erstreckt sich über mehrere Jahre.Jetzt geht es endlich an die Montage.- ITER gehört zum Entdeckergeist und Ehrgeiz.Im Mittelpunkt steht die Überzeugung, dass die Wissenschaft das Morgen wirklich besser machen kann als heute, sagte Präsident Emmanuel Macron aus Frankreich, als am 28. Juli die neue Phase des Projekts eingeläutet wurde.Die Maschine wird in Cadarache in Frankreich aufgestellt und das Gebäude, in dem sie untergebracht werden soll, steht bereit.Es wird einige Zeit dauern, die rund eine Million Komponenten zusammenzusetzen, aus denen der Reaktor bestehen wird.Sie wird 2025 fertiggestellt, und erst dann wird die Maschine in Betrieb genommen.Die Fertigstellung war ursprünglich für 2016 geplant. Doch nach Angaben der ITER-Organisation dauerte es länger als erwartet, bis die Zusammenarbeit zwischen den Ländern zustande kam.Audun Theodorsen ist außerordentlicher Professor und Plasmaphysiker an der UiT Norway Arctic University.Er glaubt, dass ITER seine Ziele erreichen kann.- Jetzt fangen sie an zu bauen.Hoffentlich sind sie mit den schlimmsten Verschiebungen fertig.Die Sonne nachzuahmen ist kein einfacher Vorgang.Das Herz des ITER-Reaktors wird auf 150 Millionen Grad erhitzt.Es ist zehnmal so heiß wie in der Sonne.Anstelle von gewöhnlichem Wasserstoff werden Deuterium, das als schweres Wasser vorliegt, und Tritium verwendet.Das ist Wasserstoff mit ein und zwei zusätzlichen Neutronen im Kern.Diese lassen sich leichter fusionieren als gewöhnlicher Wasserstoff.Die Gase müssen so stark erhitzt werden, dass die Atome mit enormer Geschwindigkeit umherrasen.Die Elektronen werden aus den Atomkernen herausgerissen und die Substanz verwandelt sich in Plasma.Damit eine Fusion zustande kommt, müssen die Atomkerne so extrem ineinander geschoben und geschleudert werden, dass die Abstoßung der Protonen überwunden wird.Wie hält man Plasma bei 150 Millionen Grad an Ort und Stelle?Dies ist eine der Herausforderungen.Keine Materialien werden tun.Deshalb verwenden Wissenschaftler superstarke Magnete, um die Atome zu zähmen.Da die Elektronen weggerissen werden, haben die Teilchen eine Ladung und werden von Magnetfeldern beeinflusst.ITER wird das Plasma mithilfe einer 30 Meter breiten ringförmigen Magnetkammer einschließen.Es wird Tokamak genannt.Starke Magnetfelder verhindern, dass das Plasma auf die Wände trifft und halten sie zusammen.- Wie um alles in der Welt bekommt man es so heiß wie 150 Millionen Grad?- Es klingt großartig.Im Plasma wird ein elektrischer Strom erzeugt, der sowohl zum magnetischen Einschluss beiträgt als auch das Plasma aufheizt, so wie sich der Metalldraht in einer Glühbirne erwärmt.Außerdem erhitzt man das Plasma mit Mikrowellen, erklärt Audun Theodorsen.Es gibt keine kleinen Details, die eingerichtet werden müssen.Der Reaktor wird 3.000 Tonnen supraleitende Magnete enthalten, die durch 200 Kilometer supraleitende Kabel verbunden werden.Diese wird von der größten kryogenen Anlage der Welt auf bis zu -269 Grad gekühlt, schreibt The Guardian.Der 1.200 Tonnen schwere Kryostat ist bereits aufgebaut.ITER wird mehrere Aspekte des Fusionsprozesses demonstrieren, die noch nie zuvor durchgeführt wurden, sagt Theodorsen.- Sie müssen den Prozess am Laufen halten und das Plasma über einen langen Zeitraum stabil halten, auch bei einer Temperatur, die hoch genug ist, dass Sie tatsächlich Nettoenergie erzeugen.Sie sollen zehnmal mehr Fusionsenergie erhalten als die externe Heizung, die hereinkommt.ITER wird der erste sein, der ein „brennendes Plasma“ erreicht.Wenn die Fusionsreaktionen mindestens die Hälfte der Energie erzeugen, die das Plasma warm hält.Das Plasma ist teilweise selbsterhitzend.Wenn der Effekt der Fusion genauso groß ist wie der Effekt der externen Erwärmung und sich ausgleicht, wird dies als Q = 1 bezeichnet.ITER muss zehnmal mehr Leistung herausholen als hinein, d. h. Q=10, und dies für ein paar Minuten aufrechterhalten.Sie erhalten 500 MW Fusionsenergie aus einer externen Heizung von 50 MW.Sie müssen außerdem Q=5 für bis zu einer Stunde erreichen.ITER ist nicht darauf ausgelegt, Strom aus dem Prozess zu gewinnen.Die Fusion erzeugt Heliumkerne, während die freigesetzten zusätzlichen Neutronen ausgestoßen werden.Diese Neutronen können in einer dafür ausgelegten Anlage zur Stromerzeugung genutzt werden.Sie treffen auf die Wände der Maschine und können laut ITER Wärme erzeugen, um eine Dampfturbine anzutreiben.ITER wird uns daher nicht mit Strom versorgen können.Aber die Forscher wollen mehr darüber erfahren, was nötig ist, um ein Fusionskraftwerk zu bauen.- Wenn der Fusionsprozess weitergeht, werden schnelle Neutronen gebildet, die die Maschine verlassen.Erstens müssen die Geräte und alle Komponenten diesen Neutronen standhalten, und das sei bisher nicht getestet worden, sagt Theodorsen.Zweitens, sagt er, würden diese Neutronen auch verwendet, um Tritium aus einer Lithiumhülle in der Maschine herzustellen.Wir gewinnen Deuterium aus Meerwasser, während Tritium fast nie natürlich vorkommt.Es muss innerhalb der Maschine erstellt werden.- Es muss dann zurückgepumpt werden, um den Prozess am Laufen zu halten, und das hat noch niemand zuvor getan.Es ist auch ein sehr wichtiger Bestandteil des ITER-Projekts.ITER wird 2025 mit Plasmatests beginnen. Fusionsexperimente mit Deuterium und Tritium werden erst 2035 stattfinden.Ab 2030 beginnt auch die nächste Phase des Projekts namens DEMO.Dann beginnt die Arbeit auf Hochtouren, um eine neue Maschine zu schaffen, die die Lehren aus ITER nutzt.Diese soll für Forschungszwecke Strom erzeugen.Der letzte Schritt wird darin bestehen, einen Prototyp-Reaktor zu erstellen.Den Prognosen zufolge soll ein solcher Reaktor um 2050 fertiggestellt sein.Laut ScienceAlert kann ein Fusionsreaktor schätzungsweise zwei Millionen Haushalte mit Strom versorgen, bei denselben Betriebskosten wie herkömmliche Kernkraftwerke.Um aus Fusion Strom erzeugen zu können, sind noch einige Herausforderungen zu bewältigen.Das Plasma muss über die Zeit warm genug gehalten werden und dicht genug sein.Plasma ist schwer stabil zu halten und verhält sich auf schwer vorhersagbare Weise.Beispielsweise treten in Kantennähe Turbulenzen auf, wodurch Wärme verloren geht und die Wände beschädigt werden können.Dies ist Teil dessen, was Theodorsen und andere Forscher am UiT untersuchen.- Im Fall von Plasmaturbulenzen in der Nähe der Wände passiert viel mehr, als die für ITER verwendeten Berechnungen vermuten lassen, es könnte möglicherweise etwas geben, das dazu führt, dass die Wände schneller als erwartet zerstört werden, sagt Theodorsen.- Dann muss die gesamte Technik drumherum funktionieren.Sowohl dies mit der Herstellung von Tritium aus Lithium, als auch die Tatsache, dass alles stabil gehalten wird.Der Anschluss eines normalen Dampferzeugers an das System zur Wärmeentnahme und Stromerzeugung ist unproblematisch.Wird ein Fusionsreaktor radioaktiven Abfall produzieren?- Ja, aber nichts im Vergleich zu einem Kernspaltungsreaktor.Es gibt eine viel kürzere Halbwertszeit und viel weniger Probleme bei der Lagerung, sagt Theodorsen.Durch die Neutronen werden hauptsächlich die Wände des Reaktors leicht radioaktiv.Die Halbwertszeit radioaktiver Abfälle aus einem Fusionsreaktor beträgt 50 Jahre.Sie sei eher vergleichbar mit der Radioaktivität aus Asche aus Kohlekraftwerken als aus Spaltkraftwerken, sagt Theodorsen.Es besteht auch keine Gefahr von nuklearen Unfällen.Treten Störungen auf, kühlt das Plasma laut ITER innerhalb von Sekunden ab und die Reaktion stoppt.- Ist es realistisch, mit Fusionsreaktoren Strom produzieren zu können?- Ja, das kriegen wir hin, das will ich unbedingt glauben, sagt Theodorsen.- Die Frage ist, wann wir es bekommen werden.Wenn wir es so schnell bekommen, dass es bei der Klimakrise helfen und fossile Brennstoffe ersetzen kann, bin ich mir da etwas weniger sicher.Ob wir die Fusion schnell genug erreichen, hängt davon ab, wie bereit wir sind, auf Fusion als Energiequelle zu setzen, sagt er.Theodorsen erinnert daran, dass es neben ITER mehrere andere gibt, die versuchen, dasselbe mit anderen Ansätzen zu erreichen.Zum Beispiel SPARC am MIT.Dort entwickeln sie einen Reaktor, der kleiner als der von ITER ist, aber ein viel stärkeres Magnetfeld hat.-Zusätzlich zum Testen von Technologien, die zur Energieerzeugung vorhanden sein müssen, ist es nützlich, auch bei etwas anderen Konzepten weiter innovativ zu sein.UNG.forskning.no ist eine News über Forschung für Kinder und Jugendliche.Anzeigen/Stellenmarkt: Preben Forberg, Tel. 413 10 879Sandakerveien 24 C, Bygg D3 Pb 5 Torshov, 0412 Oslo