Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Rekord bei ASDEX Upgrade – glänzende Aussichten für ITER

18.05.2004


Neuer Plasmazustand könnte dramatische Verbesserungen für den ITER-Betrieb bringen


Blick in das ringförmige Plasma der Fusionsanlage ASDEX Upgrade in Garching: Bis zu 1,5 Megajoule an Wärmeenergie sind in dem ultradünnen, aber rund 100 Millionen Grad heißen Gas gespeichert.



Einen Plasmazustand mit besonders günstigen Eigenschaften hat man im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching bei München entwickelt: das „Verbesserte H-Regime“. Die neue Betriebsweise brachte kürzlich dem IPP-Experiment ASDEX Upgrade den bisherigen Anlagenrekord von 1,5 Megajoule für den Energieinhalt im Plasma. Wichtiger noch: Gelänge es, diesen Plasmazustand auch im geplanten internationalen Testreaktor ITER zu nutzen, so würde sich die zu erwartende Fusionsausbeute mindestens verdoppeln. Statt der angestrebten 400 Megawatt könnte ITER in dieser Betriebsweise bei sonst gleichen Bedingungen mehr als 800 Megawatt Fusionsleistung liefern.

... mehr zu:
»ASDEX »H-Regime »ITER »Plasmazustand


Ziel der Fusionsforschung ist es, ein Kraftwerk zu entwickeln, das – ähnlich wie die Sonne – aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnt. Um das Fusionsfeuer zu zünden, muss der Brennstoff, ein Wasserstoffplasma, in Magnetfeldern wärmeisolierend eingeschlossen und auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Auf diese Weise konnte 1997 die europäische Gemeinschaftsanlage JET (Joint European Torus) in Culham/Großbritannien kurzzeitig eine Fusionsleistung von 16 Megawatt erzeugen. Mehr als die Hälfte der zur Plasmaheizung verbrauchten Leistung wurde dabei per Fusion zurückgewonnen. Den nächsten Schritt soll die internationale Testanlage ITER (lat.: „der Weg“) gehen: Sie soll über längere Zeit eine Fusionsleistung von 500 Megawatt liefern – zehnmal mehr, als zur Aufheizung des Plasmas verbraucht wird. ITER wurde von Forschern aus Europa, Japan, Russland und den USA vorbereitet, China und Südkorea haben sich dem Projekt angeschlossen. Über Standort und Baubeginn soll in diesem Jahr entschieden werden.

Dass sich die guten Ergebnisse von ASDEX Upgrade auf den viel größeren ITER übertragen lassen, dafür stehen die Chancen inzwischen nicht schlecht: Denn als vor sechs Jahren das „Verbesserte H-Regime“ (Verbessertes High Confinement Regime) an ASDEX Upgrade entdeckt wurde, war noch offen, ob der Plasmazustand nicht nur als Besonderheit der speziellen Anlage anzusehen sei – mit allerdings beachtlichen Vorzügen: Das Plasma wies sehr gute Wärmeisolation auf bei hohem Energieinhalt. Zusätzlich sorgten kleine Instabilitäten am Plasmarand dafür, dass die Wärmeenergie aus dem Plasma in kleinen Portionen gleichmäßig auf den Wänden abgeladen wird. So kam es zu der erwünscht sanften, die Gefäßwände schonenden Leistungsauskopplung. Mit diesen guten Eigenschaften war das „Verbesserte H-Regime“ dem normalen H-Regime deutlich überlegen, das – ebenfalls im IPP entdeckt – als Grundbetriebsweise für ITER vorgesehen ist. Entsprechend fand der neue Plasmazustand großes Interesse: Je höher man den Energieinhalt des Plasmas und damit die Fusionsausbeute treiben kann, desto kleiner und damit kostengünstiger wird ein späteres Kraftwerk.

In den letzten Jahren gelang es an ASDEX Upgrade, das „Verbesserte H-Regime“ über einen immer breiteren Arbeitsbereich einzustellen. Dazu muss es jeweils gelingen, dem Plasmastrom, der in Anlagen vom Typ Tokamak einen Teil des magnetischen Käfigs erzeugt, von Anfang an den richtigen Weg im Plasma zu bahnen. Für diesen „Stromtrieb“ kann man an ASDEX Upgrade seit einiger Zeit die Neutralteilchen-Heizung nutzen: Durch Einschießen schneller Wasserstoffatome – eigentlich eine Heizmethode – lässt sich ebenso ein elektrischer Strom im Plasma erzeugen und von außen steuern. Richtig begonnen, bleibt das beim Starten der Entladung geformte Stromprofil durch komplexe Rückkopplungen zwischen Plasma und Magnetfeld über die ganze Entladung stabil. Bis zu 50 Prozent des Plasmastroms werden dann von der Heizung (und einem druckgetriebenen internen Strom) getragen, der Rest wird auf konventionelle Weise per Transformator im Plasma erzeugt.

Nach den Erfolgen an ASDEX Upgrade konnte auch das ähnlich aufgebaute Fusionsexperiment DIII-D in San Diego/USA den günstigen Plasmazustand erreichen. Im Sommer letzten Jahres gelang es IPP-Wissenschaftlern schließlich, das „Verbesserte H-Regime“ an der Großanlage JET in Culham zu realisieren. Ende April 2004 stand es dann erneut auf dem Garchinger Experimentierplan, wozu eigens ein amerikanischer Gastforscher angereist war. Selbst nach seinem an DIII-D entwickelten Verfahren stellte sich der gewünschte Plasmazustand auf Anhieb ein. Resultat war der bisherige Anlagenrekord von ASDEX Upgrade für den Energieinhalt im Plasma: 1,5 Megajoule*. „Nachdem sich das Verbesserte H-Regime auf verschiedenen Wegen in drei unterschiedlich großen Anlagen erreichen ließ, sind wir zuversichtlich, dass dies auch in dem nochmals größeren ITER gelingen wird“, meint Professor Dr. Hartmut Zohm, der Leiter des IPP-Bereichs ‚Experimentelle Plasmaphysik 2’. „Die zu erwartende Fusionsausbeute in ITER würde sich damit mindestens verdoppeln“. Vergleichsexperimente sind inzwischen weltweit – an ASDEX Upgrade, DIII-D, JET und dem japanischen JT-60U – im Gange.

* Absolut gesehen ist dies nicht viel – genug um 3,5 Liter eiskaltes Wasser zum Kochen zu bringen – was bei einer Plasmatemperatur von 100 Millionen Grad zunächst überraschen mag. Jedoch verteilt sich die Energie auf eine nur kleine Zahl von Plasmateilchen: Mit etwa 7 x 1019 Teilchen pro Kubikmeter herrscht Vakuum in dem ultradünnen Plasma. Um so heftiger prallen die wenigen Partikel bei Fusionsstößen aufeinander.


Weitere Informationen erhalten Sie von:
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
Abteilung Öffentlichkeitsarbeit
Boltzmannstraße 2
D-85748 Garching
Tel. 089-3299-1288
Fax: 089-3299-2622

Isabella Milch | Max-Planck-Institut für Plasmaph
Weitere Informationen:
http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/presse/pi/05_04_pi.html

Weitere Berichte zu: ASDEX H-Regime ITER Plasmazustand

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Schnell wachsende Galaxien könnten kosmisches Rätsel lösen – zeigen früheste Verschmelzung
26.05.2017 | Max-Planck-Institut für Astronomie

nachricht 3D-Graphen: Experiment an BESSY II zeigt, dass optische Eigenschaften einstellbar sind
24.05.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

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: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften