Das kommerzielle Kernfusionskraftwerk EUROfusion wird derzeit entworfen

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Es ist offiziell: Der Entwurf eines europäischen Kernfusionskraftwerks hat jetzt begonnen, mit dem Ziel, diesen „sauberen“ Strom bis 2054 zu kommerzialisieren. Die erste Phase, die fünf Jahre dauert, wird Schlüsseltechnologieentscheidungen gewidmet sein, die helfen werden, die Energie zu bewegen der Fusion vom Konzept bis zur kommerziellen Verwertung. Die Pilotanlage mit dem Namen DEMO soll 300 bis 500 Megawatt Leistung erbringen.

Die Forschung auf dem Gebiet der Kernfusion läuft gut. Es ist in der Tat eine der besten Lösungen für die Energieerzeugung ohne CO2-Emissionen oder radioaktive Abfälle. Da sie auf nahezu unerschöpflichen Ressourcen beruht und keine Gefahr (für Mensch und Umwelt) darstellt, ist die Kernfusion eine sichere und nachhaltige Energiequelle. Viele Physiker versuchen, einen idealen Reaktor zu entwerfen, der in der Lage ist, mehr Energie zu erzeugen, als zum Starten und Aufrechterhalten einer Fusionsreaktion benötigt wird.

Aufzeichnungen In Sachen Leistung Und das Plasmazeitalter wird immer häufiger – ein Beweis dafür, dass wir dem Ziel näher kommen. Die meisten Projekte verwenden Tokamaks, das sind Maschinen, die entwickelt wurden, um das Plasmabrennen mit starken Magneten zu begrenzen. Die Pilotanlage wäre da keine Ausnahme: Auch sie würde sich auf einem Tokamak niederlassen und dann die Reaktionswärme sammeln, um sie in Strom umzuwandeln. Doch bevor es an den Bau geht, müssen noch viele Parameter bestimmt werden.

Ein Projekt, das fast 5.000 Experten aus ganz Europa zusammenbringt

Das EUROfusion Research Consortium vereint fast 5.000 Experten aus ganz Europa im Rahmen des weltweit größten und umfassendsten Forschungs- und Entwicklungsprogramms. Anfang dieses Jahres hatten die EUROfusion-Forscher bereits das Potenzial der Fusion durch Eingliederung demonstriert Weltrekord 59 Megajoule nachhaltiger Fusionsenergie am Joint European Ring (JET) in Culham, UK – dem derzeit größten und leistungsstärksten Tokamak der Welt.

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Im Februar 2022 brach der kombinierte europäische Torus mit einer Leistung von 59 Megajoule einen Energierekord. Daten aus diesen Experimenten sind entscheidend für die Entwicklung zukünftiger Fusionsreaktoren. © Britische Atomenergiebehörde

Dieser jüngste Rekord stärkt die Glaubwürdigkeit des ITER-Projekts, das sich derzeit in Südfrankreich im Bau befindet – und dessen erste Plasmaproduktion im Dezember 2025 geplant ist – und unterstützt auch die Entwicklung der DEMO-Anlage. JET fungiert wie alle anderen existierenden Tokamaks als eine Art Prüfstand; Es ist eine Gelegenheit, verschiedene Materialien und Eindämmungsvorrichtungen zu testen, um den besten Weg zur Energieerzeugung zu bestimmen. Aber bisher wurde der „Nettogewinn“ an Energie nicht erreicht.

Die Anlage muss in der Lage sein, das Plasma viel länger zu kontrollieren und aufrechtzuerhalten als die bisher durchgeführten Experimente. Bis dahin sind noch viele Probleme zu klären, angefangen bei der Ausbreitung von Tritium – einer der beiden für die Reaktion notwendigen Brennstoffarten. Die Fusion von Deuterium und Tritium (zwei Isotope von Wasserstoff) erzeugt einen Heliumkern und Neutron. Deuterium kann aus Wasser gewonnen werden, ist also nahezu unerschöpflich. Tritium wird während der Fusionsreaktion produziert, wenn Neutronen Das Erzeugte interagiert mit den Lithiumeinheiten, die die Vakuumkammer bedecken.

Es ist immer noch notwendig, dass die Neutronen aus dem Plasma entweichen können, um hereinzukommen und die Wände des Tokamaks zu treffen und diesem Neutronenfluss zu widerstehen! Das gilt nicht nur für die Versorgungsanlage, sondern auch für alle anderen Fusionsreaktoren wie ITER. Auch die Form des Tokamaks, länglich oder kugelförmig, muss sorgfältig überlegt werden.

Mit der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft geteilter Stand der Technik

Das um DEMO versammelte Team stellte die Ergebnisse der Vorkonzeptphase (2014-2020) in einer Sonderausgabe des Journals vor Fusionstechnik und Design. Somit teilt es die neueste Technologie in der Gestaltung von Anzeigestationen, Durch 25 frei zugängliche wissenschaftliche Publikationen, Peer-Review. Magnetdesign, Materialauswahl, Tritiumherstellung, Wärmeentzug, nukleare Sicherheit, … absolut alle kritischen Punkte werden angesprochen.

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Die Design- und F&E-Aktivitäten von DEMO in Europa profitieren stark von den Erfahrungen, die während des Designs, der Lizenzierung und des Baus von ITER gesammelt wurden Gianfranco Federici, Leiter der Integrationstechnologie bei EUROfusion, und Tony Donh, Direktor des EUROfusion-Programms, bestätigten dies. Beide erinnern jedoch daran, dass Unsicherheiten in der Fusionswissenschaft und -technik während der gesamten Entwurfs- und Konstruktionsphase fortbestehen werden.

Die Forscher präzisieren auch, dass die DEMO-Arbeit nicht auf die Fertigstellung von ITER warten kann: „ Wenn die experimentellen Entwicklungsarbeiten lange nach der Lieferung von ITER beginnen, werden hochqualifizierte und erfahrene Arbeitskräfte in anderen Branchen verloren gehen, mit der unvermeidlichen Abwanderung von Fachkräften und dem Verlust von gewonnenen Erkenntnissen. Sie schreiben am Ende der Artikelserie und bestehen darauf, dass der Kernfusion gewidmete Bildungs- und Schulungsprogramme notwendig sein werden, um ihre Entwicklung und Verbreitung zu unterstützen.

Das Konzeptdesign wird voraussichtlich 2027 abgeschlossen sein, aber DEMO wird wahrscheinlich nicht das erste Kernfusionskraftwerk der Welt sein. Tatsächlich gibt es viele private Unternehmen in der Branche, wie z Tokamak-Energie Und die Erste leichte Fusionim Vereinigten Königreich, erwartet, in den 2030er Jahren eine Fabrik zu eröffnen. China kündigte an das ist seins Chinesischer Testreaktor für Fusionstechnik (CFETR) wird nach Fertigstellung um 2035 bis zu 2 Gigawatt produzieren. Auch Großbritannien soll bereit sein, sein erstes Fusionskraftwerk in Betrieb zu nehmen, genannt SCHRITT (zum Kugelförmiger Tokamak zur Energiegewinnung), die etwa 2040 fertiggestellt sein wird.

Quelle : EUROfusion

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