Robert Klatt
Das Start-up Realta Fusion hat einen Rekordmagneten aus Hochtemperatursupraleitern (HTSL) erzeugt und damit Fusionsplasma kontrolliert. Es kann dabei ein Magnetic Mirror zum Einsatz.
Madison (U.S.A.). In Tokamak-Kernfusionsreaktoren wird das über 100 Millionen Grad Celsius heiße Plasma mit extrem starken Magnetfeldern fixiert. Ohne diese Magnetfelder würde das Plasma die Reaktorwände berühren und diese zerstören. Forscher des Start-ups Realta Fusion und der University of Wisconsin–Madison (UW) haben nun das bislang stärkste stabile Magnetfeld bei einem Experiment mit Fusionsplasma erzeugt. Sie haben dazu den Wisconsin HTS Axisymmetric Mirror (WHAM) eine Anlage der Universität, mit der die Kernfusion erforscht wird, verwendet.
Das Plasma wurde während des Experiments mit einem Magnetfeld mit einer Stärke von 17 Tesla fixiert. In der Wissenschaft würden zuvor bereits experimentelle Elektromagnete mit Feldstärken von 20 Tesla erreicht und ein Hybridmagnet des Hefei Institut für Physical Science (HFIPS) hat sogar ein stabiles Magnetfeld mit einer Stärke von 45,22 Tesla erzeugt. Plasma wurde aber noch nicht mit einem stärken Magnetfeld als dies des WHAM festgehalten.
Die Forscher haben für den neuen Rekordmagneten aus Hochtemperatursupraleitern (HTSL) verwendet, die ihre supraleitenden Eigenschaften bei Temperaturen zwischen –196,2 Grad Celsius und –135 Grad Celsius erreichen. Die Magnete wurden als Magnetic Mirror angeordnet, ein System, bei dem das Magnetfeld im Zentrum schwächer ist als an den Enden. Weil die Magnetfeldlinien eine ähnliche Form wie ein Flaschenhals haben, wird diese Methode in der Physik auch als magnetische Flasche bezeichnet.
Die höheren Magnetfeldstärken an den Enden haben das Plasma gebremst und es zurück zur Mitte umgeleitet. Aufgrund dieses „Spiegeleffekt“ bezeichnet man das Magnetfeld als Magnetic Mirror. Die Methode wurde bereits in der 1980er-Jahren verwendet, um Plasma zu steuern, ist dann aber aus dem Fokus verschwunden. Neue Erkenntnisse des Start-ups Realta Fusion haben nun dazu geführt, dass der Magentic Mirror wieder in der Erforschung der Kernfusion verwendet wird.
Im aktuellen Experiment wurde das Magnetfeld für unter eine Sekunde aufrechterhalten, was beim derzeitigen Forschungsstand eine übliche Dauer ist. Die Forscher wollen nun das starke Magnetfeld mit fortschrittlichen Systemen zur Plasmakontrolle und Hochleistungs-Plasmaerhitzern kombinieren, um einen neuen Rekord bei der Plasmadichte zu erreichen.
