Fusionsreaktor

In einem Fusionsreaktor werden leichte Atomkerne zu schweren Atomkernen verschmolzen. Dabei entstehen ein schwereres Atom und Energie. In Fusionskraftwerken soll diese Energie in Zukunft für die Stromproduktion genutzt werden. Unter Zufuhr von Wärme verschmelzen z. B. die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu Helium. Dabei werden ein Neutron und 17,6 MeV Energie freigesetzt. Die Neutronen erwärmen beim Auftreffen die Reaktorwand. Diese Wärme kann zur Elektrizitätserzeugung abgeführt werden. Um die Atomkerne zu fusionieren sind Temperaturen von etwa 100 Mio. °C nötig. Nur so können die Abstoßungskräfte überwunden werden.

Heutige Versuchsreaktoren arbeiten größtenteils entweder nach dem Tokamak- oder dem Stellaratorprinzip. Die meisten Reaktoren sind nach dem Tokamak-Prinzip konstruiert. Beide Konzepte basieren auf der Theorie der Fusion im magnetischen Einschluss.

Im Tokamak wird mithilfe von Spulen ein ringförmiges Magnetfeld erzeugt. Durch eine Verdrillung der Magnetfeldlinien, hervorgerufen durch einen Strom im für die Fusion notwendigen Plasma, erfolgt der Plasmaeinschluss. Durch das Magnetfeld werden die Teilchen im Reaktor geführt, ohne dass sie Bauteile berühren. So können die hohen Temperaturen und die Kollision der Teilchen realisiert werden. Tokamak-Reaktoren lassen sich nicht kontinuierlich betreiben, da das Magnetfeld nur temporär aufgebaut werden kann. Nach einer bestimmten Zeit muss nach einer Entladung des Transformators ein neues Magnetfeld aufgebaut werden.

Im Stellarator wird mittels direkter Verdrillung durch stromdurchflossene Spulen ein ringförmiges Magnetfeld erzeugt. Nachteil des Stellarator-Prinzips ist die aufwendige Bauweise. Ein Vorteil ist jedoch die kontinuierliche Betriebsweise aufgrund der Beschaffenheit der Magnetfeldspulen.

Aufgrund der technischen Herausforderungen ist der Bau eines stromerzeugenden Fusionskraftwerks Prognosen zufolge nicht vor 2050 nicht zu realisieren. Der ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), der seit 2007 in Frankreich unter internationaler Zusammenarbeit gebaut wird, basiert auf dem Tokamak-Prinzip und soll erstmals 2025 ein Plasma entzünden. Das Projekt sieht jedoch nicht vor, dass mithilfe des Reaktors Strom produziert wird. Sollte sich das Konzept als realistisch erweisen, soll das Nachfolgeprojekt DEMO ab dem Jahr 2050 erstmals Strom ins Netz einspeisen.

Synonym(e):

Kernfusionsreaktor

Englische Übersetzung(en):

fusion reactor