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© 2016 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim 1617-9439/15/0303-25
Physik Journal 15 (2016) Nr. 3
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D
ie Provence im Süden Frank
reichs ist vor allem bei Tou
risten bekannt: Die Kombination
aus mildem mediterranen Klima
und reizvollen Landschaften lockt
jedes Jahr mehrere Millionen Besu
cher an. Seit mehr als zehn Jahren
geht es auch im beschaulichen Ort
SaintPaullèsDurance immer
internationaler zu. Allerdings sind
es weniger Touristen als Physike
rinnen und Physiker, die den Ort
besuchen. Und sie kommen nicht
zum Urlaub, sondern um die Fu
sionsforschung voranzutreiben.
Denn unweit des französischen
Kernforschungszentrums Cada
rache, in dem sich etwa 5000 Mit
arbeiter vor allem mit Kernspaltung
beschäftigen, entsteht der Interna
tional Thermonuclear Experimen
tal Reactor (ITER). Noch ist das
Großexperiment nicht mehr als
eine riesige Baustelle – mehrere
hohe Baukräne in tief ausgeho
benen Baugruben vermitteln einen
Eindruck davon, wie aufwändig
es ist, die Energiequelle unserer
Sonne auf die Erde zu holen. Dass
dies machbar ist, soll ITER zeigen.
Dabei ist die Anlage nur ein Schritt
zu nahezu unbegrenzt verfügbarer
und „sauberer“ Energie aus Kern
fusion – zahlreiche technische
Herausforderungen warten auf dem
langen Weg (lat. iter) vom Fusions
experiment zum Fusionskraftwerk,
das die neue Energiequelle auch
kommerziell nutzen könnte.
Die Idee, die Fusion von Wasser
stoff zu Helium als Energiequelle
zu nutzen, stammt bereits aus den
1950erJahren. Etwa zeitgleich
entwickelten Lyman Spitzer in den
USA sowie Andrei D. Sacharow
und Igor E. Tamm in der UdSSR
Konzepte, um ein Plasma aus
Deuterium und Tritium in einem
Magnetfeld einzufangen. Ein toroi
dales und ein poloidales Feld halten
die Teilchen auf geschlossenen
Bahnen. Das poloidale Feld entsteht
im Stellarator durch die Geometrie
der Magnetspulen; im Tokamak
wird es im Plasma induziert. Beide
Konzepte werden heute noch ver
folgt.
1)
Bei Temperaturen von 150
Millionen Kelvin – zehnmal heißer
als im Innern der Sonne – entsteht
durch Kernfusion Helium. Dabei
wird Energie frei, die in Form von
Wärme eine Dampfturbine mit
Stromgenerator antreiben könnte.
Der instabile Brennstoff Tritium
soll direkt im Fusionsreaktor aus
Lithium entstehen. Rechenbei
spiele zeigen, dass das Deuterium
aus einer Badewanne voll Wasser
und das Lithium aus einer Laptop
Batterie ausreichen, um auf diese
Weise genug Energie zu gewinnen,
um eine Familie 50 Jahre lang mit
Strom zu versorgen. Die technische
Umsetzung ist aber anspruchsvoll
– beispielsweise treten die hohen
Plasmatemperaturen in unmittel
barer Nachbarschaft supraleitender
Magnetspulen auf, die bei Tempera
turen von wenigen Kelvin betrieben
werden. Ob es mit ITER tatsächlich
gelingt, zehnmal mehr Energie zu
erzeugen, als zum Heizen des Plas
mas nötig ist, bleibt abzuwarten.
Momentan entsteht auf dem
42 Hektar großen ITERGelände
die nötige Infrastruktur, um die
Komponenten des Tokamak zu
sammenzufügen. „Bei jedem Be
such sieht es hier anders aus“, stellt
Sibylle Günter, Direktorin des Max
PlanckInstituts für Plasmaphysik
(IPP), erfreut fest. Die Dimensi
onen des Großprojekts zeigen sich
auf den ersten Blick: Eindrucksvoll
ragt das Stahlskelett der 60 Meter
hohen und fast 100 Meter langen
Fertigungshalle auf, das teilweise
schon mit einer spiegelnden Au
ßenschicht verkleidet ist. In dieser
Halle werden an die neun Teile des
Plasmagefäßes jeweils zwei supra
leitende Magnetspulen montiert,
bevor ein Kran die vorinstallierten
Teile in das benachbarte Tokamak
Gebäude zur endgültigen Montage
Von der Vision zur Fusion
In Südfrankreich entsteht das Fusionsexperiment ITER. Die Anlage ist für Generaldirektor
Bernard Bigot mehr als ein internationales Großforschungsprojekt.
Kerstin Sonnabend
Im Zentrum der Baustelle von ITER wächst die Be-
tonhülle in die Höhe, die später das Vakuumgefäß
des Fusionsexperiments umgibt. Das unterste der
sieben Stockwerke wird gerade fertiggestellt.
ITER
1)
Das IPP betreibt als
einziges Institut weltweit
Anlagen beider Typen:
Wendelstein 7X und
ASDEX Upgrade. Vgl.
Dossier „Fusionsfor
schung“
www.prophy
sik.de/phy/physik/dos
sier.html?qid=8688061