Wissenschaftler des Princeton Plasma Physics Laboratory haben einen neuen Typ von Fusionsreaktor, einen so genannten Stellarator, entwickelt. Anstelle komplexer Teile verwendet diese Maschine Permanentmagnete und wurde mit 3D-gedruckten und leicht erhältlichen Komponenten gebaut. Dieses Experiment, das üblicherweise als MUSE bezeichnet wird, stellt einen erschwinglichen und potenziell effizienteren Ansatz für den Bau solch leistungsstarker Geräte dar.
Das MUSE-Experiment
Die Kernfusion ist ein Prozess, bei dem durch die Verbindung von Atomen viel Energie erzeugt wird – es handelt sich um die gleiche Reaktion, die Sterne wie unsere Sonne so hell leuchten lässt. Sie unterscheidet sich von der Kernspaltung, die ebenfalls Energie erzeugt, indem sie Atome spaltet und weniger Energie erzeugt.
Die Kernspaltung ist die heute in Kraftwerken verwendete Methode. Wissenschaftler arbeiten hart daran, herauszufinden, wie man die Kernfusion für unseren Energiebedarf nutzen kann, aber es ist nicht nur eine Herausforderung, sie zum Laufen zu bringen, sondern auch, sie für den täglichen Gebrauch praktisch zu machen.
Stellaratoren sind komplexe Maschinen, die die richtigen Bedingungen für Fusionsreaktionen schaffen sollen. Ihre Form erinnert ein wenig an einen gedrehten Donut. Wie ihre ähnlichen Gegenstücke arbeiten auch die Tokamaks mit überhitzten Plasmen.
Doch anstatt wie bei den Tokamaks Solenoide zu verwenden, d. h. Magnete, die elektrischen Strom leiten, wird hier etwas anderes eingesetzt. Hier kommt MUSE ins Spiel.
Tony Qian, Doktorand am Princeton Plasma Physics Laboratory und Hauptautor zweier im Journal of Plasma Physics and Nuclear Fusion veröffentlichter Arbeiten, erläuterte das innovative Design des MUSE-Experiments. Er sagte, dass die Verwendung von Permanentmagneten eine völlige Veränderung in der Art und Weise darstellt, wie Stellaratoren konstruiert werden.
Laut Qian hat diese Technik mehrere Vorteile, darunter die Möglichkeit, neue Ideen zum Plasmaeinschluss schnell zu testen. Außerdem ebnet sie den Weg für den einfachen Bau neuer Geräte.
Im MUSE-Experiment wurden Dauermagnete, die Magnetfelder ohne Strom erzeugen können und leicht erhältlich sind, an einer 3-D-gedruckten Hülle befestigt.
Michael Zarnstorff, ein Forscher des Labors und Leiter des MUSE-Projekts, berichtete in einer Pressemitteilung, dass er einen erleuchtenden Moment hatte. Er verstand, dass Seltene-Erden-Permanentmagnete Magnetfelder erzeugen und aufrechterhalten können, auch wenn sie neben anderen Magneten platziert sind.
Diese Magnetfelder sind entscheidend für den Einschluss des Plasmas, der die Fusionsreaktionen ermöglicht. Er betonte, dass diese Eigenschaft diese Technik lebensfähig macht.
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