Heute Morgen gab die Internationale Organisation für thermonukleare Versuchsreaktoren (ITER) bekannt, was schon lange bekannt ist: Die Fertigstellung des größten Tokamak der Welt wird sich weiter verzögern. Damit verlängert sich der Betrieb der mit Spannung erwarteten Kernfusionsanlage um mindestens ein Jahrzehnt.
ITER ist eine riesige, ringförmige Magnetfusionsanlage namens Tokamak. Tokamaks nutzen Magnetfelder, um überhitztes Plasma so zu steuern, dass eine Kernfusion ausgelöst wird. Bei dieser Reaktion verschmelzen zwei oder mehr leichte Kerne zu einem neuen Kern und setzen dabei enorme Energiemengen frei. Die Kernfusion gilt als potenziell praktikable kohlenstofffreie Energiequelle. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen jedoch noch viele technische und wirtschaftliche Herausforderungen bewältigt werden.
Die bisherige Grundlinie des Projekts – sein Zeitrahmen und die darin festgelegten Benchmarks – wurde 2016 festgelegt. Die 2020 ausbrechende globale Pandemie unterbrach große der laufenden ITER-Aktivitäten, was zu weiteren Verzögerungen führte.
Als gemeldet von Wissenschaftlicher AmerikanerDie Kosten von ITER sind viermal so hoch wie ursprünglich geschätzt. Jüngsten Zahlen zufolge betragen die Projektkosten mehr als 22 Milliarden US-Dollar. Im Rahmen einer Pressekonferenz heute erläuterte Pietro Barabaschi, Generaldirektor von ITER, die Gründe für die Verzögerungen und die aktualisierte Projektbasis für das Experiment.
„Seit Oktober 2020 ist öffentlich und gegenüber unseren Stakeholdern klar, dass First Plasma im Jahr 2025 nicht mehr erreichbar ist“, sagte Barabaschi. „Die neue Basislinie wurde neu gestaltet, um dem Beginn des Forschungsbetriebs Priorität einzuräumen.“
Barabaschi sagte, die neue Basislinie werde die Betriebsrisiken vermindern und das Gerät auf den Betrieb mit Deuterium-Tritium vorbereiten, einer Art von Fusionsreaktion. Statt eines ersten Plasmas im Jahr 2025 als „kurzer Test der Niederenergiemaschine“, sagte er, werde mehr Zeit für die Inbetriebnahme des Experiments aufgewandt werden. ment und es wird mehr externe Heizkapazität erhalten. Die volle magnetische Energie wird um drei Jahre nach hinter versetzt, von 2033 auf 2036. Die Deuterium-Deuterium-Fusionsoperationen bleiben wie geplant für ungefähr 2035, während der Beginn der Deuterium-Tritium-Operationen um vier Jahre verschoben wird, von 2035 auf 2039.
ITER wird von seinen Mitgliedsstaaten finanziert: der Europäischen Union, China, Indien, Japan, Südkorea, Russland und den Vereinigten Staaten. Fortschritte bei ITER Ist wird verwirklicht wenn auch langsam und zu höheren Kosten als ursprünglich projiziert.
Anfang dieser Woche ITER-Organisation bekanntgegeben dass die toroidalen Feldspulen des Tokamaks –sehr große Magnete, die dazu helfen die notwendigen Bedingungen herzustellen damit die Maschine das Plasma halten kann – endlich ausgeliefert wurden, nach 20 Jahren der Herstellung. Die 56 Fuß (17 Meter) hohen Spulen werden auf -452,2 Grad Fahrenheit (-269 Grad Celsius) gekühlt und um das Gefäß gewickelt werden, das das Plasma enthält, damit die ITER-Wissenschaftler die Reaktionen im Inneren kontrollieren können.
Der Umfang seiner Infrastruktur ist ebenso gewaltig wie seine Investition; der derzeit größte Kaltmassemagnet ist eine 408 Tonnen (370 Tonnen) schwere Komponente des Atlas-Experiments des CERN, doch der neu fertiggestellte Magnet von ITER – die kombinierte Größe der toroidalen Feldspulen – verfügt über eine Kaltmasse von 6.614 Tonnen (6.000 Tonnen).
Die erklärten Ziele von ITER sind, die Art von Systemen zu demonstrieren, die für eine Fusion im industriellen Maßstab integriert werden müssen, einen wissenschaftlichen Benchmark namens Q≥10 zu erreichen, also 500 Megawatt Fusionsleistung aus der Maschine für 50 Megawatt Heizleistung ins Plasma, und im Dauerbetrieb der Anlage einen Wert von Q≥5 zu erreichen. Dies sind keine leicht zu erreichenden Ziele, aber Kernfusionsexperimente in Laborumgebungen, in Tokamaks und mit Lasern, helfen Wissenschaftlern, Fusionsreaktionen fortzuschreiten, die mehr Energie produzieren, als zu der Durchführung der Reaktionen erforderlich ist.
Nun zu den obligatorischen Vorbehalten hinsichtlich des Unterschieds zwischen den Fortschritten bei der wissenschaftlichen Durchführbarkeit der Fusion und ihrem tatsächlichen Nutzen bei der Deckung des weltweiten Energiebedarfs, wie wir am Montag berichteten:
Eine ironische Binsenweisheit – so aufgewärmt, dass sie schon fast zum Klischee geworden ist – besagt, dass die Kernfusion als Energiequelle noch 50 Jahre entfernt ist. Sie liegt immer knapp jenseits der heutigen Technologien, und wie einem unverbesserlichen Ex wird uns immer gesagt: „Diesmal wird es anders sein.“ ITER soll die technologische Machbarkeit der Fusionsenergie beweisen, aber wichtig ist: nicht seine wirtschaftliche Rentabilität. Das ist ein weiteres heikles Problem: die Fusionsenergie nicht nur zu einer brauchbaren Energiequelle zu machen, sondern auch zu einer rentablen für das Stromnetz.
In seinen Bemerkungen wies Barabaschi auch darauf hin, dass das dem Plasma zugewandte Material des Tokamak von ITER nun aus Wolfram statt aus Beryllium bestehen werde, „weil klar ist, dass Wolfram für zukünftige ‚DEMO‘-Maschinen und eventuelle kommerzielle Fusionsanlagen relevanter ist.“ Tatsächlich hielt der WEST-Tokamak im Mai ein Plasma über dreimal so lange aufrecht wie der Rest des Reaktors. heißer als der Kern der Sonne sechs Minuten mit einem Wolframgehäuse und der KSTAR Tokamak in Korea ersetzt seinen Carbon-Umlenker durch einen aus Wolfram ersetzen.
Wie Gizmodo bereits berichtete, ist die Kernfusion ein lohnendes Forschungs- und Entwicklungsfeld, aber sollte nicht verlasst werden als Energiequelle, um die Menschen von fossilen Brennstoffen abzulenken, die die globale Erwärmung verursachen. Die Wissenschaft macht weitere Fortschritte, aber die Kernfusion war von immer davon abzusehen, dass sie ein Ultramarathon und kein Sprint werden würde.
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