Experiment nutzt Wasserstoff

Die meisten Fusionsbemühungen konzentrieren sich auf die Kombination der Wasserstoffisotope Deuterium-Tritium (DT) zur Verwendung als Brennstoff anstelle von Wasserstoff-Bor.

Der in Kalifornien ansässige Entwickler TAE Technologies sagte, er habe ein Experiment mit Wasserstoff-Bor-Brennstoff in der Kernfusionsenergie abgeschlossen.

Der Meilenstein ist das Ergebnis einer dreijährigen Forschungskooperation zwischen TAE und dem japanischen National Institute for Fusion Science (NIFS), deren Ergebnisse in einem von Nature Communications veröffentlichten Artikel dargelegt werden.

Der Artikel beschreibt die Herstellung der für die Wasserstoff-Bor-Fusion erforderlichen Bedingungen im Plasma des Large Helical Device (LHD) des NIFS und die Entwicklung eines Detektors durch TAE zur Messung der Wasserstoff-Bor-Reaktionsprodukte: Heliumkerne, sogenannte Alphateilchen.

TAE sagte, seine Mission sei es, sauberere Fusionsreaktoren mit Wasserstoff-Bor, einem Brennstoff, der auch als p-B11 oder p11B bekannt ist, zu ermöglichen. Das Unternehmen hofft, seine Technologie lizenzieren zu können, um in den 2030er Jahren das erste Wasserstoff-Bor-Fusionskraftwerk ans Netz zu bringen.

„Wir wissen, dass wir die vorliegende physikalische Herausforderung lösen und der Welt eine transformative neue Form kohlenstofffreier Energie liefern können, die auf diesem nicht radioaktiven, reichlich vorhandenen Brennstoff basiert“, sagte Michl Binderbauer, CEO von TAE Technologies, in einer Erklärung.

Mehrere Gruppen verfolgen weltweit die Kernfusionsenergie. Diese Ansätze variieren von der Art der Reaktorkonfiguration bis hin zur Art des Brennstoffs, auf den die künftigen Reaktoren angewiesen sein werden. Die meisten Fusionsbemühungen konzentrieren sich jedoch auf die Kombination von Wasserstoffisotopen Deuterium-Tritium (DT) zur Verwendung als Brennstoff, und die in Fusionskonzepten häufig verwendeten Donut-förmigen Tokamak-Maschinen sind auf DT-Brennstoff beschränkt.

Laut TAE verwendet sein kompaktes lineares Design eine fortschrittliche, durch einen Beschleunigerstrahl angetriebene Feldumkehrkonfiguration (FRC), die vielseitig ist und alle verfügbaren Fusionsbrennstoffkreisläufe, einschließlich p-B11, DT und Deuterium-Helium-3 (D-He3 bzw D3He).

Mit dem FRC treibt TAE nach eigenen Angaben ein modulares und wartungsfreundliches Design voran, das über eine kompakte Grundfläche verfügt und das Potenzial hat, von einer effizienteren magnetischen Einschlussmethode zu profitieren, die im Vergleich zu bis zu 100-mal mehr Leistung liefert zu Tokamaks.

Wissenschaftler in Nature Communications schrieben: „Während die Herausforderungen bei der Herstellung des Fusionskerns für p11B größer sind als für DT, wird die Konstruktion des Reaktors weitaus einfacher sein. Vereinfacht ausgedrückt, tauscht der p11B-Weg zur Fusion nachgelagerte technische Herausforderungen gegen heutige physikalische Herausforderungen ein.“ Und die physikalischen Herausforderungen können gemeistert werden.“

Befürworter der Kernfusion, der Energie, die Sonne und Sterne antreibt, hoffen, dass sie eines Tages auch nahezu unbegrenzte, kohlenstofffreie Energie produzieren und so dazu beitragen könnte, den Planeten schneller von fossilen Brennstoffen zu trennen.

Es wird erwartet, dass es Jahrzehnte dauern wird, bis die kommerzielle Kernfusionsenergie wirtschaftlich rentabel wird.

Forschern am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien gelang im Dezember ein Durchbruch: Sie produzierten bei einer Kernfusionsreaktion mehr Energie, als zu ihrer Zündung verwendet wurde, eine seit langem gesuchte Errungenschaft, die als Nettoenergiegewinn bekannt ist.

Die extrem kurze Fusionsreaktion, bei der 192 Laser zum Einsatz kamen und deren Temperaturen um ein Vielfaches höher waren als der Mittelpunkt der Sonne, wurde am 5. Dezember erreicht.

TAE sagte, die jüngste Wasserstoff-Bor-Reaktion habe zwar keine Nettoenergie erzeugt, sie habe jedoch „die Machbarkeit einer aneutronischen Fusion und die Abhängigkeit von Wasserstoff-Bor“ demonstriert.