In einer bahnbrechenden Initiative wird Spanien innerhalb des nächsten Jahrzehnts seinen eigenen Kernfusionsreaktor entwickeln. Forscher des Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) arbeiten mit der Universität Sevilla an einem einzigartigen Fusionsgerät, das als SMART-Projekt (SMall Aspect Ratio Tokamak) bekannt ist. Dieser innovative Reaktor zielt darauf ab, die kontrollierte Kernfusion zu nutzen, eine potenzielle Revolution in nachhaltigen Energielösungen.
Der SMART-Reaktor wird zwei unterschiedliche Technologien erkunden und ein sphärisches Tokamak-Design verwenden, das sowohl positive als auch negative dreieckige Plasmaszenarien untersucht. Manuel García-Muñoz, Professor an der Universität Sevilla, betonte, dass die negative Dreieckigkeit die Leistung erheblich verbessern könnte, indem sie Instabilitäten, die die Integrität des Reaktors gefährden, verringert.
Laut den Forschern des PPPL ist das SMART-Projekt das erste Mal, dass ein sphärisches Tokamak die Vorteile der negativen Dreieckigkeit untersucht. Diese Designentscheidung ist strategisch; die sphärische Form soll die Plasma-Einschließung verbessern und ein besseres Energiemanagement ermöglichen. "Das ist ein potenzieller Game Changer mit attraktiver Fusionsleistung und Energiebewirtschaftung für zukünftige kompakte Fusionsreaktoren", sagte García-Muñoz. Er stellte fest, dass die negative Dreieckigkeit zu geringeren Plasmafluktuationen und einer größeren Fläche für die Wärmeableitung führt.
Das SMART-Projekt stellt einen Bruch mit traditionellen Fusionsversuchen dar, da seine innovative Tokamak-Struktur darauf ausgelegt ist, Plasmainstabilitäten zu unterdrücken, die zu Energieverlust und Schäden an den Reaktorwänden führen können. Wie das Princeton Plasma Physics Laboratory hervorhob, ist die Form des Reaktors entscheidend für eine effektive Einschlüsse, im Gegensatz zu anderen Tokamaks.
Die nächste Phase des Projekts umfasst die Entwicklung von Diagnosetechniken zur Überwachung der Plasmabedingungen. Forscher an Princeton entwerfen Thomson-Streuung-Diagnosen, um die Elektronentemperatur und -dichte während der Fusionsreaktionen zu messen, ergänzt durch fortschrittliche Techniken der Universität Sevilla, die die Temperatur, Rotation und Dichte von Ionen sowie Diagnosen von weichen Röntgenstrahlen mit mehreren Energien bewerten.
Derzeit befinden sich Kernfusionsreaktoren noch in der experimentellen Phase, wobei bedeutende Fortschritte in Projekten wie ITER (Internationaler Thermonuklearer Experimentierreaktor) erzielt wurden, der Deuterium und Tritium auf über 100 Millionen Grad Celsius erhitzt. Ein nachhaltiger Fusionsreaktor, der mehr Energie produziert, als er verbraucht, bleibt jedoch unerreichbar.
Das SMART-Projekt besteht hauptsächlich aus jungen Studenten der Universität Sevilla, die bereits erste Tests durchgeführt haben. Sie planen, bis Ende 2024 erweiterte Tokamak-Tests durchzuführen, was potenziell den Weg für eine neue Ära der Energieerzeugung ebnen könnte.