Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

30 Sekunden Sonnenfeuer auf Erden

19.11.2013
Fusionsforscher kontrollieren Plasma für Rekorddauer mit Radiowellen im Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST)

Die Kernfusion stellt die Prozesse im Inneren der Sonne nach und gilt als sichere, umweltfreundliche und praktisch unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft.


Blick in den chinesischen Tokamak-Fusionsreaktor EAST. Quelle: INSTITUTE OF PLASMA PHYSICS/CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

Eine der Kernfragen zur Erschließung dieser Technologie ist es, die instabile und nur schwer zu steuernde Fusionsreaktion über längere Zeit aufrechtzuerhalten. Ein internationales Team um den Jülicher Fusionsforscher Prof. Yunfeng Liang berichtet in der renommierten Fachzeitschrift Nature Physics (DOI 10.1038/nphys2795) nun über eine neue Methode, die unkontrollierten Plasmaentladungen weiter einzudämmen. Mithilfe von Radiowellen konnten sie im chinesischen Fusionsexperiment EAST ein energiereiches Plasma über eine Rekorddauer von 30 Sekunden erhalten.

Wenn es gelingt, die Verschmelzung von Atomkernen für die Energiegewinnung zu nutzen, so könnte dies eine Lösung sein auf viele offene Fragen zur Energieversorgung der Zukunft. Als nächster großer Schritt der Fusionsforschung gilt der Fusionsreaktor ITER, wie viele Fusionsexperimente ein sogenannter Tokamak. Bis 2020 soll er in weltweiter Zusammenarbeit im südfranzösischen Cadarache in Betrieb gehen. Wissenschaftler wollen mit ITER erstmals im Kraftwerksmaßstab die Energieerzeugung durch Kernfusion demonstrieren. Doch die Kontrolle der Fusionsreaktion ist eine extreme technische Herausforderung.

Kein Material der Welt ist in der Lage, dem über 100 Millionen Grad heißen Plasma standzuhalten. Das Plasma muss deshalb in der Donut-förmigen Brennkammer durch ringförmige Magnetfelder eingeschlossen werden. Doch dieser "magnetische Käfig" allein reicht nicht aus, um den Wandkontakt über längere Zeit zu verhindern. Auch im magnetisch eingeschlossenen Plasma können eine Vielzahl unterschiedlicher Instabilitäten auftreten. Es bilden sich verschiedene Wellen und Moden aus, dazu kommt der hohe Druck des eingeschnürten hochenergetischen Plasmastroms.

In weltweiten Kooperationen an den großen amerikanischen und europäischen Fusionsexperimenten konnte gezeigt werden, dass sich diese unerwünschten Instabilitäten durch resonante magnetische Störfelder, die zusätzlich eingebracht werden, abmildern oder sogar ganz unterdrücken lassen. Der Jülicher Fusionsforscher Prof. Yunfeng Liang gehört zu den Pionieren dieser Methode. Gestützt auf Grundlagenversuche am Jülicher Experiment TEXTOR wurde die Technik auch am weltweit größten Fusionsexperiment JET in England eingeführt.

Nun ist in Zusammenarbeit mit chinesischen Fusionsforschern eine weitere vielversprechende Methode hinzugekommen. Mithilfe von hochfrequenten Radiowellen gelang es dem Team unter Leitung von Yunfeng Liang an der neuen supraleitenden Fusionsanlage EAST in Hefei, China, die Ausbrüche weiter einzudämmen, was dazu beitrug, neue Rekordwerte in Hochleistungsexperimenten zu erzielen. „Uns ist es gelungen, einen 30 Sekunden langen Plasmapuls im sogenannten H-Mode zu erzeugen. Dabei handelt es sich um einen Plasmazustand mit besten Einschlusseigenschaften, der für die Entwicklung von ITER intensiv erforscht wird“, erläutert Yunfeng Liang, tätig am Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung.

Untersuchungen zeigen, dass die hochfrequenten Störfelder unerwünschte Instabilitäten im Randbereich des Plasmas abmildern. Sogenannte ELMs („Edge Localised Modes“) führen zu hohen kurzzeitigen Belastungen der Brennkammerwände und drohen insbesondere im Dauerbetrieb, wie für ITER vorgesehen, die Widerstandsfähigkeit der Wände zu übersteigen. „Die beschriebene Methode wird daher über die erzielten Resultate hinaus sicherlich auch Einfluss auf die langfristige Planung von ITER haben“, so Prof. Ulrich Samm. Er leitet gemeinsam mit Prof. Christian Linsmeier den Forschungsbereich Plasmaphysik am Jülicher Institut für Energie- und Klimaforschung, in dem wesentliche Voraussetzungen für die Entwicklung der neuen Methode geschaffen wurden.

Originalpublikation:

J. Li, H. Y. Guo, B. N. Wan, X. Z. Gong, Y. F. Liang, G. S. Xu, K. F. Gan, J. S. Hu, H. Q. Wang, L. Wang, L. Zeng, Y. P. Zhao, P. Denner, G. L. Jackson, A. Loarte, R. Maingi, J. E. Menard, M. Rack & X. L. Zou
A long-pulse high-confinement plasma regime in the Experimental Advanced Superconducting Tokamak
Nature Physics (published online 17 November 2013), doi:10.1038/nphys2795
Article
Bericht in Nature News and Views:
Magnetically confined plasma: Fusion's Eastern promise?
http://www.nature.com/nphys/journal/vaop/ncurrent/full/nphys2825.html
Weitere Informationen:
Institut für Energie- und Klimaforschung, Plasmaphysik
http://www.fz-juelich.de/iek/iek-4/DE/Home/home_node.html
Ansprechpartner:
Prof. Dr. Yunfeng Liang
Institut für Energie- und Klimaforschung, Plasmaphysik
Tel. 02461 61-6002
y.liang@fz-juelich.de
Prof. Dr. Ulrich Samm
Leiter des Instituts für Energie- und Klimaforschung, Plasmaphysik
Tel. 02461 61-3085
u.samm@fz-juelich.de
Pressekontakt:
Tobias Schlößer
Unternehmenskommunikation
02461 61-4771
t.schloesser@fz-juelich.de

Tobias Schlößer | Forschungszentrum Jülich GmbH
Weitere Informationen:
http://www.fz-juelich.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Klein bestimmt über groß?
29.03.2017 | Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation

nachricht Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet
29.03.2017 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Organisch-anorganische Heterostrukturen mit programmierbaren elektronischen Eigenschaften

29.03.2017 | Energie und Elektrotechnik

Klein bestimmt über groß?

29.03.2017 | Physik Astronomie

OLED-Produktionsanlage aus einer Hand

29.03.2017 | Messenachrichten