Erklärt: Was ist Chinas experimenteller Fusionsreaktor „künstliche Sonne“, der einen Rekord aufgestellt hat?

20 Sekunden lang erreichte Chinas „künstliche Sonne“ EAST eine Spitzentemperatur von 288 Millionen Grad Fahrenheit, was mehr als zehnmal heißer ist als die Sonne. Was ist OST und wie funktioniert es?

Das EAST Tokamak-Gerät wurde entwickelt, um den von Sonne und Sternen durchgeführten Kernfusionsprozess nachzubilden. (Foto: Website von ASIPP)

Chinas Experimental Advanced Supraconductor Tokamak (EAST), das den Energieerzeugungsprozess der Sonne nachahmt, stellte laut staatlichen Medien einen neuen Rekord auf, nachdem es 101 Sekunden lang bei 120 Millionen Grad Celsius gelaufen war. Für weitere 20 Sekunden erreichte die künstliche Sonne außerdem eine Spitzentemperatur von 288 Millionen Grad Fahrenheit (160 Millionen Grad Celsius), was mehr als zehnmal heißer ist als die Sonne.

Die neueste Leistung chinesischer Wissenschaftler ist ein bedeutender Schritt im Bestreben des Landes, saubere und grenzenlose Energie mit minimalen Abfallprodukten freizusetzen. Der Durchbruch ist ein bedeutender Fortschritt, und das ultimative Ziel sollte es sein, die Temperatur für lange Zeit auf einem stabilen Niveau zu halten, sagte Li Miao, der Direktor der Fakultät für Physik an der Southern University of Science and Technology in Shenzhen, China, gegenüber Global Mal.

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Experten zufolge ist Chinas experimenteller „künstlicher Sonne“ jedoch noch ein weiter Weg. Laut Lin Boquiang, dem Direktor des China Center for Energy Economics Research an der Xiamen University, wird es Jahrzehnte dauern, bis ein funktionsfähiger Reaktor aus seinen experimentellen Phasen hervorgeht.

Also, was ist Chinas „künstliche Sonne“ OST?

Der Experimental Advanced Supraconductor Tokamak (EAST)-Reaktor ist ein fortschrittliches experimentelles Forschungsgerät zur Kernfusion am Institut für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (ASIPP) in Hefei, China. Der Zweck der künstlichen Sonne besteht darin, den Prozess der Kernfusion nachzubilden, der dieselbe Reaktion ist, die die Sonne antreibt.

Der EAST ist einer von drei großen inländischen Tokamaks, die derzeit im ganzen Land betrieben werden. Neben der EAST betreibt China derzeit den Reaktor HL-2A sowie J-TEXT. Im Dezember 2020 wurde HL-2M Tokamak, Chinas größtes und fortschrittlichstes experimentelles Forschungsgerät zur Kernfusion, zum ersten Mal erfolgreich in Betrieb genommen – ein wichtiger Meilenstein für das Wachstum der chinesischen Forschungskapazitäten im Bereich der Kernenergie.

Seit seiner Inbetriebnahme im Jahr 2006 hat das EAST mehrere Rekorde für die Dauer des Einschlusses von extrem heißem Plasma aufgestellt. Das EAST-Projekt ist Teil der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER)-Anlage, die nach ihrer Inbetriebnahme im Jahr 2035 der weltweit größte Kernfusionsreaktor werden wird. Das Projekt umfasst die Beiträge mehrerer Länder, darunter Indien, Südkorea, Japan, Russland und die Vereinigten Staaten.

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Wie funktioniert die „künstliche Sonne“ OST?

Das EAST Tokamak-Gerät wurde entwickelt, um den von Sonne und Sternen durchgeführten Kernfusionsprozess nachzubilden. Kernfusion ist ein Prozess, bei dem hohe Energiemengen erzeugt werden, ohne große Mengen an Abfall zu erzeugen. Früher wurde Energie durch Kernspaltung erzeugt – ein Prozess, bei dem der Kern eines schweren Atoms in zwei oder mehr Kerne leichterer Atome gespalten wurde.

Die Kernspaltung ist zwar einfacher durchzuführen, erzeugt jedoch viel mehr Atommüll. Im Gegensatz zur Kernspaltung emittiert auch die Fusion keine Treibhausgase und gilt als sicherer Prozess mit geringerem Unfallrisiko. Sobald die Kernfusion gemeistert ist, könnte sie potenziell unbegrenzt saubere Energie und sehr niedrige Kosten liefern.

Damit die Kernfusion stattfinden kann, wird enorme Hitze und Druck auf die Wasserstoffatome ausgeübt, damit sie miteinander verschmelzen. Die Kerne von Deuterium und Tritium – beide in Wasserstoff enthalten – werden dazu gebracht, miteinander zu verschmelzen, um einen Heliumkern, ein Neutron und eine Menge Energie zu erzeugen.

Kraftstoff wird auf Temperaturen von über 150 Millionen Grad C erhitzt, sodass er eine heiße Plasmasuppe aus subatomaren Partikeln bildet. Mit Hilfe eines starken Magnetfeldes wird das Plasma von den Reaktorwänden ferngehalten, damit es nicht auskühlt und sein Potenzial zur Erzeugung großer Energiemengen verliert. Das Plasma wird für lange Zeiträume eingeschlossen, damit eine Fusion stattfindet.

Was ist der neueste Rekord und warum ist er wichtig?

Der EAST-Reaktor stellte am Freitag einen neuen Rekord auf, als er eine Plasmatemperatur von 216 Millionen Grad Fahrenheit erreichte und es auch schaffte, 20 Sekunden lang bei 288 Millionen Grad Fahrenheit zu laufen. Zum Vergleich: Der Sonnenkern erreicht nur etwa 15 Millionen Grad Celsius, was bedeutet, dass der Reaktor zehnmal heißere Temperaturen erreichen konnte.

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Das nächste Ziel der Wissenschaftler hinter dem Versuchsreaktor ist es, die hohe Temperatur über einen langen Zeitraum zu halten. Zuvor hatte die EAST 2018 eine Rekordtemperatur von 100 Millionen Grad Celsius erreicht.

Dies sei ein Schritt in die richtige Richtung, was Chinas grüne Entwicklung anbelangt, sagte Lin Boquiang der Global Times. Es sei eher eine Zukunftstechnologie, die für Chinas grüne Entwicklung von entscheidender Bedeutung sei, sagte er. Aber obwohl dies eine bedeutende Entwicklung ist, sagt Boquiang, dass es noch gut drei Jahrzehnte dauern wird, bis China eine voll funktionsfähige künstliche Sonne sehen kann.

Aber China ist nicht das einzige Land, das hohe Plasmatemperaturen erreicht hat. Im Jahr 2020 stellte der südkoreanische KSTAR-Reaktor einen neuen Rekord auf, indem er eine Plasmatemperatur von über 100 Millionen Grad Celsius für 20 Sekunden aufrechterhielt.

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