China testet den weltgrößten Fusionsmagneten: 582-Tonnen-Meilenstein für die „Künstliche Sonne“

Der 582-Tonnen-Magnet: Die wichtigsten Daten

Die D-förmige Toroidalfeldspule ist der größte und leistungsstärkste Magnet, der je für eine Fusionsanlage gebaut wurde. Seine wichtigsten technischen Daten im Überblick:

• Gewicht: 582 metrische Tonnen
• Abmessungen: 21 Meter lang, 12 Meter breit und 3,3 Meter hoch
• Stromstärke: Im Test wurde ein stabiler Strom von 60 Kiloampere geführt
• Gespeicherte Energie: 6,03 Megajoule pro Spule während des Tests
• Magnetfeldstärke: Etwa 6,5 Tesla – das Zwei- bis Vierfache eines medizinischen MRT
• Plasma-Einschluss: Ausgelegt, um auf über 100 Millionen °C erhitztes Plasma einzuschließen – etwa sechsmal heißer als der Sonnenkern
• Lebensdauer: Konstruiert für rund 40.000 Plasmastöße

Insgesamt werden 16 dieser D-förmigen Spulen zusammengebaut, um das toroidale Magnetfeld des BEST-Reaktors zu bilden .

Vergleich mit ITER

Der chinesische TF-Magnet übertrifft das Pendant des International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) in zwei entscheidenden Punkten:

• Volumen: Das 1,3-fache des Volumens der ITER-TF-Magnete
• Gespeicherte Energie: Etwa das Dreifache der gespeicherten Energie der vergleichbaren ITER-Magnete

Allerdings ist ITER als Gesamtanlage deutlich größer (Hauptradius von etwa 6,2 Metern gegenüber 3,6 Metern bei BEST) . BEST ist kein direkter ITER-Konkurrent – es ist als der weltweit größte betriebsbereite Deuterium-Tritium-Tokamak vor ITER konzipiert und dient als Brücke zwischen Chinas bestehendem EAST-Tokamak und dem geplanten, deutlich größeren China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) .

Ein zweites Schlüsselbauteil: der Zentralsolenoid

Zusammen mit dem TF-Magneten bestand im Rahmen des CRAFT-Programms auch eine Zentralsolenoid-Modellspule (CS) ihre finalen Tests . Diese Baugruppe umfasst sowohl den toroidalen Feldmagneten als auch die Zentralsolenoidspule . Der Zentralsolenoid fungiert als „Zünder“ des Tokamaks – er ist entscheidend für die Induktion und Aufrechterhaltung des Plasmastroms . Forscher am ASIPP erklärten, der Zentralsolenoid bestimme direkt, ob die Fusionsanlage gestartet werden und in Betrieb bleiben könne .

Sechs Jahre heimische Entwicklung

Beide Magnete wurden im Rahmen des chinesischen CRAFT-Projekts (Comprehensive Research Facility for Fusion Technology) entwickelt, einer nationalen Großforschungsanlage in Hefei . Die wichtigsten Details:

• Die Entwicklung dauerte rund sechs Jahre
• Die Magnete wurden vollständig aus im Inland hergestellten supraleitenden Materialien, mit eigenständigen strukturellen Designs und Fertigungsprozessen gefertigt – alle Kerntechnologien erreichten eine 100-prozentige Eigenfertigung
• Die CRAFT-Anlage wurde speziell dafür gebaut, Komponenten in Originalgröße zu entwickeln und zu testen, bevor sie in BEST eingebaut werden

Zeitpläne: BEST-Reaktor und die Ziele für Fusionsstrom

China hat einen ambitionierten Zeitplan für sein Fusionsprogramm aufgestellt:

• Bau des BEST-Reaktors: Baubeginn am 30. Juni 2023, Fertigstellung ist für Ende 2027 geplant
• Erstes Plasma: Voraussichtlich Ende 2027
• Erster Fusionsstrom: China will bis etwa 2030 den ersten Strom aus Kernfusion demonstrieren – oft als das Anzünden der „ersten kernfusionsbetriebenen Lampe“ beschrieben
• Nach BEST: Der größere CFETR (China Fusion Engineering Test Reactor, auch als CFEDR bezeichnet) soll um 2030 in Betrieb gehen; kommerzielle Fusionskraftwerke, die ins Stromnetz einspeisen, werden für die folgenden Jahrzehnte angestrebt

Laut The Economist liegt China mit dieser Planung in der Entwicklung der Fusionsenergie etwa ein Jahrzehnt vor anderen Nationen .