Die Universität Sevilla steht an der Spitze eines faszinierenden Projekts. Der Plan für den SMART Tokamak strebt die Entwicklung eines außergewöhnlich kompakten experimentellen Kernfusionsreaktors an. Das Akronym SMART leitet sich tatsächlich vom englischen Begriff “SMall Aspect Ratio Tokamak” ab.
Die Errichtung eines kompakten Fusionsreaktors stellt eine enorme Herausforderung dar. Der ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), ein experimenteller Fusionsreaktor, der von einem internationalen Konsortium unter europäischer Leitung in Cadarache, Frankreich, errichtet wird, ist aus triftigen Gründen riesig. Das Hauptargument dafür ist, dass eine große Vakuumkammer in Kombination mit starken Magnetfeldern eine effizientere Stabilisierung des Plasmas ermöglicht und zudem den Energieverlust minimiert.
Der experimentelle Fusionsreaktor SMART, der von Ingenieuren der Universität Sevilla entwickelt wird, mag nicht die immense Größe von ITER haben, doch das schmälert seine Bedeutung nicht. Seine Strategie weicht grundlegend von der von ITER ab, und sein Design ist bemerkenswert innovativ. Die Entwicklung von SMART erfolgt im Kontext der internationalen Initiative Fusion2Grid, wodurch die Sevillaner Forscher Unterstützung von Kollegen, einschließlich Wissenschaftlern des Plasma Physics Laboratory der Princeton University, erhalten.
Das Herzstück des SMART-Reaktors ist die negative Dreieckigkeit
Das Titelbild des Artikels zeigt die Kompaktheit von SMART. Die Vakuumkammer, in der die Fusion der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium stattfindet, muss laut den Entwicklern nicht größer sein, da sie von einer negativen Dreieckigkeit profitiert. Die Dreieckigkeit beschreibt allgemein die Geometrie des im Magnetfeld eingeschlossenen Plasmas innerhalb des Tokamaks.
Die positive Dreieckigkeit, die in experimentellen Tokamak-Fusionsreaktoren verwendet wird, platziert den breitesten Teil des dreieckigen Plasmasegments außerhalb des Zentrums der Vakuumkammer. Diese Geometrie ist gut etabliert und funktioniert, obwohl sie nicht ideal für die Kontrolle von Plasmaturbulenzen ist. Im Kontrast dazu führt die negative Dreieckigkeit des SMART-Reaktors dazu, dass der Plasmaquerschnitt in Richtung der Kammermitte komprimiert wird, wobei der breiteste Teil nach innen orientiert ist.
Die negative Triangularität bietet zwei wesentliche Vorteile: Sie ist sehr wirksam bei der Kontrolle von Plasmainstabilitäten und hilft, die Wärme am Boden des Reaktors gleichmäßiger zu verteilen. Das Hauptproblem besteht darin, dass diese Technologie noch neu ist und umfangreiche Forschung benötigt. Forscher der Universität Sevilla werden von Physikern des Plasma Physics Laboratory der Princeton University unterstützt, um fortschrittliche Diagnosesysteme zu entwickeln, die das Plasma während der Experimente überwachen.
Diese Technologie wird nicht nur die Stabilität des Plasmas beurteilen, sondern auch Verunreinigungen identifizieren und die Effizienz von Fusionsreaktionen verbessern. Das SMART-Projekt macht objektiv gesehen Fortschritte und sieht auf dem Papier vielversprechend aus. Die Anfangsinvestition lag bei etwas mehr als fünf Millionen Euro, und es wird erwartet, dass im Laufe der geschätzten zehnjährigen Entwicklungszeit insgesamt etwa 500 Millionen Euro investiert werden müssen.
Bild | Universität Sevilla | Universität Princeton
Abonniere unseren Newsletter
