Chinas „künstliche Sonne“, der Experimental Advanced Superconducting Tokamak („EAST“), hat einen bedeutenden Meilenstein erreicht, indem er am 20. Januar 2025 einen stationären Betrieb mit hocheingeschlossenem Plasma für 1.066 Sekunden aufrechterhielt und damit den bisherigen Rekord von 403 Sekunden aus dem Jahr 2023 übertraf.
Dieser Durchbruch gilt als entscheidender Schritt hin zur Entwicklung der Fusionsenergie, die eine nahezu unbegrenzte und „saubere“ Energiequelle verspricht.
Es gibt zwei Kernreaktionen, die große Mengen Energie freisetzen und potenziell zur Stromerzeugung genutzt werden können: Kernspaltung und Kernfusion .
Kernspaltung wird häufig in Kernreaktoren eingesetzt, um Wärme zu erzeugen, die den Dampf produziert, der eine Turbine antreibt und Strom erzeugt. Kernspaltungsreaktionen werden auch verwendet, um die Sprengkraft von Atombomben zu erzeugen.
Die Kernfusion befindet sich seit über 70 Jahren im experimentellen Stadium.
Bei der Kernspaltung wird ein schweres Atom in zwei leichte Atome geteilt. Bei der Kernfusion ist es umgekehrt. Bei der Fusion verbinden sich zwei leichte Atome zu einem größeren Atom.
Eine „künstliche Sonne“ ist ein riesiges Kernfusionsgerät, das Energie durch einen Fusionsprozess erzeugt, der dem der Sonne ähnelt. Es nutzt Atomkerne, um große Mengen Energie in Elektrizität umzuwandeln, indem Wasserstoffatome zu Helium verschmelzen.
Kernfusionsreaktoren werden auch „künstliche Sonnen“ genannt, weil sie Energie auf ähnliche Weise wie die Sonne erzeugen. Auf der Sonne herrscht ein viel höherer Druck als auf der Erde, daher gleichen Wissenschaftler dies aus, indem sie Temperaturen nutzen, die um ein Vielfaches höher sind als auf der Sonne.
Der Internationale Thermonukleare Versuchsreaktor („ITER“) in Frankreich ist das weltgrößte Projekt einer „künstlichen Sonne“, eine weltumspannende Zusammenarbeit von 35 Nationen, darunter China, das für die Entwicklung und Herstellung des gesamten Magnetträgersystems verantwortlich ist.
Das über 1.600 Tonnen schwere Magnetträgersystem ist ein zentrales strukturelles Sicherheitsbauteil des ITER, und mit seiner Auslieferung wurde der Entwicklungs- und Fertigungsabschnitt des Magnetträgersystems im Rahmen des ITER-Projekts abgeschlossen.
Der ITER soll aus 50 Megawatt Heizleistung mindestens 400 Sekunden lang kontinuierlich 500 Megawatt Fusionsenergie erzeugen und damit eine „kohlenstofffreie“ Energiequelle darstellen. Es handelt sich um ein experimentelles Instrument, das für Forschungszwecke eine anhaltende Fusion erzeugen soll, aber auch den Weg für Fusionskraftwerke ebnen könnte. Laut Live Science wird er frühestens 2039 in Betrieb gehen .
Im April 2023 schrieb die Chinesische Akademie der Wissenschaften, dass eine von Chinas „künstlichen Sonnen“, der Experimental Advanced Superconducting Tokamak („EAST“), einen stationären Hocheinschlussplasmabetrieb für 403 Sekunden erreichte und damit eine wichtige experimentelle Grundlage für den Betrieb des ITER schuf.
Nun wurde berichtet, dass Wissenschaftler bei EAST ihre bisherigen Rekorde gebrochen haben, indem sie ihren Fusionsantrieb am 20. Januar 2025 1.066 Sekunden oder fast 18 Minuten lang laufen ließen.
Dem EAST-Team unter der Leitung von Forschern des Institute of Plasma Physics („ASIPP“) und des Hefei Institutes of Physical Science („HFIPS“) gelang dieser Durchbruch durch die Verbesserung ihres Heizsystems, das nun die Leistung von 140.000 gleichzeitig eingeschalteten Mikrowellenherden erreichen kann.
Laut dem Kernphysiker Song Yuntao vom ASIPP an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist das Erreichen eines stabilen Betriebs mit hoher Effizienz über Tausende von Sekunden von entscheidender Bedeutung für den Erfolg von Fusionsgeräten und die kontinuierliche Stromerzeugung künftiger Fusionskraftwerke.
EAST ist einer von mehreren Kernfusionsreaktoren, die entwickelt werden, um praktisch unbegrenzte Mengen „sauberer“ Energie zu erzeugen. Dabei wird die Art und Weise simuliert, wie die Sonne Energie erzeugt, indem Wasserstoffatome bei unglaublicher Geschwindigkeit und unter enormem Druck zusammengestoßen werden. Der Reaktor verwendet hochkonzentriertes Plasma (das dafür ausgelegt ist, das Plasma über längere Zeiträume kontinuierlich brennen zu lassen), eine bessere Methode, um das Gas und die Magnetfelder einzufangen und so die Voraussetzungen für die Kernfusion zu schaffen. Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2006 wurden bei der Erhöhung der Temperatur und Stabilität des Plasmas stetige Fortschritte erzielt.
Magnetische Einschlussreaktoren haben noch nie die Zündung erreicht, also den Punkt, an dem die Kernfusion ihre eigene Energie erzeugt und ihre eigene Reaktion aufrechterhält, aber es wird behauptet, der neue Rekord sei ein Fortschritt.
Im Jahr 2022 kam es im Fusionsreaktor der US-National Ignition Facility mithilfe einer anderen experimentellen Methode als beim EAST, bei der auf schnellen Energiestößen aufgebaut wurde, kurzzeitig zu einer Zündung im Kern. Dennoch verbrauchte der Reaktor als Ganzes mehr Energie, als er verbrauchte.
Wissenschaftler arbeiten bereits seit mehr als 70 Jahren an der Kernfusion. Bis zu einem voll funktionsfähigen und an das Stromnetz anschließbaren Kernfusionsreaktor ist es noch ein weiter Weg. Die Leistung von EAST wird jedoch als ermutigender technologischer Fortschritt gewertet und ist ein weiterer Beleg dafür, dass die Kernfusion eines Tages eine brauchbare Energiequelle darstellen könnte.
