Gruppe kündigt Meilenstein für Wasserstoff an

Eine in Kalifornien ansässige Gruppe sagte, sie habe die allerersten Wasserstoff-Bor-Fusionsexperimente abgeschlossen, um einen nachhaltigen Brennstoff für die Fusionsenergie im Versorgungsmaßstab herzustellen.

TAE Technologies sagte am 28. Februar in einem von Experten begutachteten Artikel, der in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, dass seine Forschung den Weg zur Bereitstellung von Strom aus Kernreaktoren unterstützt, die mit Wasserstoff-Bor, auch bekannt als p-B11 oder p11B, betrieben werden. TAE sagte, sein Programm, das in Zusammenarbeit mit dem japanischen National Institute for Fusion Science (NIFS) durchgeführt wurde, konzentrierte sich auf die allerersten Wasserstoff-Bor-Fusionsexperimente in einem magnetisch eingeschlossenen Fusionsplasma. Die Gruppe sagte, sie sei „Vorreiter bei der Suche nach dem saubersten und wirtschaftlichsten Weg zur Stromversorgung mit Wasserstoff-Bor-Brennstoff“.

Das am Dienstag veröffentlichte Papier erläutert das Ergebnis der Kernfusionsreaktion von Wasserstoff-Bor während eines Experiments im Large Helical Device (LHD) des NIFS. An der Forschung beteiligte Wissenschaftler beschreiben die Arbeit zur Schaffung der für die Wasserstoff-Bor-Fusion im LHD-Plasma erforderlichen Bedingungen sowie die Entwicklung eines Detektors durch TAE zur Messung der Wasserstoff-Bor-Reaktionsprodukte, die als Heliumkerne oder Alphateilchen bekannt sind.

Die Forscher wiesen darauf hin, dass die Reaktion zwar keine Nettoenergie erzeugte, aber die Machbarkeit einer aneutronischen Fusion und die Abhängigkeit von Wasserstoff-Bor demonstrierte. Andere Unternehmen, darunter das australische Unternehmen HB11 Energy, forschen ebenfalls an der Wasserstoff-Bor-Fusionstechnologie. Die Technologie von HB11 Energy nutzt Wasserstoff-Bor-Brennstoff, jedoch mit einer lasergezündeten, nicht-thermischen Startreaktion. Auch der australische Konzern muss zusammen mit anderen noch Nettoenergie aus seiner Technologie gewinnen.

Der leitende Fusionskoordinator des US-Energieministeriums (DOE) sagte kürzlich, dass die Investitionen in die Fusionsforschung voraussichtlich beschleunigt werden. „Während die Technologie weiter ausgereift ist, wird es einen Punkt geben, an dem private Investoren das Gefühl haben, dass sie in die Fusion investieren müssen, und ich habe das Gefühl, dass wir diesen Wendepunkt allmählich erreichen“, sagte Scott Hsu am 16. Februar in einem Webcast von den National Academies of Science, Engineering and Medicine.

Hsu berät das Energieministerium in Fragen der Fusionsenergie. Er koordiniert die Bemühungen aller Büros der Agentur, Forschungs-, Entwicklungs- und Demonstrationsprojekte in Partnerschaft mit dem Privatsektor zu fördern. „Während es früher als sehr risikoreiche Aktivität angesehen wurde, wird es irgendwann später so sein, dass jeder darin investiert hat“, sagte Hsu während des Webcasts. „Die Frage ist also, wo wir gerade stehen, und ich denke, dass wir uns angesichts der makroökonomischen Lage auf einem allgemeinen Wachstumstrend befinden.“

POWER hat mehrere Artikel über Fusionsforschung veröffentlicht. Lesen Sie unter anderem „Fusion Power May Be Closer Than You Think“, Teil der POWER-Podcast-Reihe. Lesen Sie auch „Könnte Fusionsenergie die Energiewirtschaft bis 2035 verändern?“

Unterdessen berichtete die japanische Zeitung Nikkan Kogyo, dass sich am Dienstag ein Regierungsgremium in diesem Land trifft, um über die Weiterentwicklung des Zeitplans für den Bau eines Prototyps eines Fusionskernreaktors zu diskutieren. In dem Bericht heißt es, die Gruppe habe erwägt, die Arbeit um mindestens fünf Jahre voranzutreiben, wobei die Politik im März in die nationale Energiestrategie des Landes integriert wurde.

Japanische Beamte sagten, das Land müsse mehr Kernkraftwerke, die nach der Fukushima-Katastrophe im Jahr 2011 stillgelegt wurden, wieder in Betrieb nehmen und neue Reaktoren der nächsten Generation bauen, um das Ziel des Landes der CO2-Neutralität bis 2050 zu erreichen.

TAE ging 2021 eine Partnerschaft mit dem NIFS ein, wobei die Gruppen an einem Forschungsinstitut in Toki City, Japan, arbeiten. Das Unternehmen sagte, das Wasserstoff-Bor-Projekt sei das Ergebnis einer „langjährigen Zusammenarbeit zwischen amerikanischen und japanischen Fusionsforschern zur Erforschung der aneutronischen Fusion“.

Aneutronische Fusion ist jede Form der Fusionsenergie, bei der Energie in Form geladener Teilchen, typischerweise Protonen oder Alphateilchen, freigesetzt wird. Andere Fusionsreaktionen können bis zu 80 % ihrer Energie in Form von Neutronen freisetzen.

TAE sagte, dass die am Dienstag bekannt gegebene Erkenntnis „jahrelange gemeinsame internationale wissenschaftliche Fusionsforschung widerspiegelt und einen Meilenstein in der Mission von TAE darstellt, kommerzielle Fusionsenergie mit Wasserstoff-Bor zu entwickeln, dem saubersten, kostengünstigsten und nachhaltigsten Brennstoffkreislauf für die Fusion.“

Michl Binderbauer, CEO von TAE Technologies, sagte: „Dieses Experiment bietet uns eine Fülle von Daten, mit denen wir arbeiten können, und zeigt, dass Wasserstoff-Bor einen Platz in der Fusionsenergie im Versorgungsmaßstab hat. Wir wissen, dass wir die vorliegende physikalische Herausforderung lösen und liefern können.“ eine transformative neue Form kohlenstofffreier Energie für die Welt, die auf diesem nicht radioaktiven, reichlich vorhandenen Brennstoff basiert.“

TAE gehört zu den fast drei Dutzend Gruppen weltweit, die Forschung im Bereich Fusionsenergie betreiben. Die Ansätze variieren, wobei verschiedene Brennstofftypen zusammen mit Reaktorkonfigurationen untersucht werden. Wissenschaftler der National Ignition Facility am Lawrence Livermore National Laboratory bestätigten im Dezember letzten Jahres die erste Fusionsreaktion, die mehr Energie erzeugte, als sie verbrauchte.

TAE wurde 1998 gegründet und hat fünf Geräte im National Laboratory-Maßstab gebaut. Das Unternehmen teilte POWER mit, dass es „mehr als 140.000 Mal erfolgreich Fusionsplasma erzeugt und eingeschlossen“ habe. Das Unternehmen baut und konstruiert derzeit zwei Maschinen mit den Namen Copernicus und Da Vinci, die nach eigenen Angaben „in der Lage sein werden, Nettoenergie zu demonstrieren bzw. Strom in das Netz einzuspeisen“. TAE sagte, es erwarte, in den nächsten Jahren Nettoenergie in seinem Copernicus-Forschungsreaktor zu demonstrieren.

Die Gruppe sagte in ihrem Forschungspapier, dass ihre neueste Arbeit „einen wichtigen Schritt in Richtung der Entwicklung der Wasserstoff-Bor-Fusion darstellt“. Laienhaft ausgedrückt ist das Unternehmen der Verwirklichung eines Fusionskraftwerks, das letztendlich sauberen Strom produzieren wird, einen Schritt näher gekommen Helium, auch bekannt als drei Alphateilchen, als Nebenprodukt.“ Die Gruppe stellte fest, dass „drei Alphateilchen das Markenzeichen der Wasserstoff-Bor-Fusionsenergie sind und inspirierte die Gründer von TAE dazu, das Unternehmen Tri Alpha Energy, jetzt TAE Technologies, zu nennen.“

TAE sagte, dass das Unternehmen durch die Verfolgung von Wasserstoff-Bor als Brennstoffkreislauf „die wahren Anforderungen der kommerziellen, täglichen Nutzung von Fusionsenergie vorweggenommen hat“. Die Gruppe sagte, dass sich die meisten Fusionsforschungen auf die Kombination von Wasserstoffisotopen Deuterium-Tritium (DT) zur Verwendung als Brennstoff konzentrieren; Die in Fusionskonzepten üblicherweise verwendeten Tokamak-Maschinen sind auf DT-Brennstoff beschränkt.

TAE sagte, sein kompaktes lineares Design „verwendet eine fortschrittliche beschleunigerstrahlgetriebene Feldumkehrkonfiguration (FRC), die vielseitig ist und alle verfügbaren Fusionsbrennstoffzyklen, einschließlich p-B11, DT und Deuterium-Helium-3 (D-He3), aufnehmen kann.“ oder D3He).“ Das Unternehmen sagte, sein aktueller Plan bestehe darin, sich die Lizenzierung seiner Technologie früh genug zu sichern, um sein Ziel zu erreichen, „in den 2030er Jahren das erste Wasserstoff-Bor-Fusionskraftwerk ans Netz zu bringen“.

Laut TAE bringt die FRC-Konfiguration „ein modulares und wartungsfreundliches Design voran, das eine kompakte Grundfläche hat und das Potenzial hat, von einer effizienteren magnetischen Einschlussmethode zu profitieren, die im Vergleich zu Tokamaks eine bis zu 100-mal höhere Leistungsausbeute ermöglicht.“ ."

Der bekannteste Tokomak ist das ITER-Projekt (International Thermonuclear Experimental Reactor) in Frankreich, eine Anlage, die schon seit Jahren im Bau ist und deren erstes Plasma im Jahr 2025 getestet werden soll. Der ITER plant, im Jahr 2035 den DT-Brennstoffbetrieb aufzunehmen.

Forscher am japanischen NIFS sagten, Wasserstoff-Bor gelte als fortschrittlicher Fusionsbrennstoff, weil es „das Konzept saubererer Fusionsreaktoren ermöglicht. Diese Errungenschaft ist ein großer erster Schritt zur Realisierung eines Fusionsreaktors mit fortschrittlichem Fusionsbrennstoff.“

Die Wissenschaftler schrieben in der Forschungsarbeit: „Während die Herausforderungen bei der Herstellung des Fusionskerns für p-11B größer sind als für DT, wird die Konstruktion des Reaktors weitaus einfacher sein. … Vereinfacht ausgedrückt erfordert der p-11B-Weg zur Fusion nachgelagerte Technik.“ Herausforderungen für die heutigen physikalischen Herausforderungen. Und die physikalischen Herausforderungen können gemeistert werden.“

Die Forscher skizzierten am Dienstag einige Höhepunkte der TAE/NIFS-Zusammenarbeit, darunter:

—Darrell Proctorist leitender Mitherausgeber für POWER (@POWERmagazine).

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