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Nahezu endlose Energie aus Wasserstoff

30.03.2022 - Nahezu unbegrenzt Energie nachhaltig erzeugen: das Potenzial, das Fusions­energie verspricht, ist grenzenlos. Wie wir dieses nutzen können, wird in einem der größten Wissenschaftsprojekte erforscht.

Nahezu endlose Energie aus Wasserstoff

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Wer einen Eindruck von Fusions­energie möchte, muss nur in den Himmel sehen. Die Sonne ist der größte Fusionsreaktor unseres Systems. Sie versorgt uns täglich mit Licht und Wärme aus fast 150 Millionen Kilometern Entfernung. Jede Sekunde verschmelzen in ihr 600 Millionen Tonnen Wasserstoff zu 596 Millionen Tonnen Helium. Was passiert mit den fehlenden 4 Tonnen Gewicht? Wie in Einsteins berühmter Formel E=mc² beschrieben, wird die Differenz der Masse als reine Energie freigesetzt. Das Fusionieren von einem Gramm Brennstoff, welcher quasi unbegrenzt auf der Erde verfügbar ist, setzt dabei so viel Energie frei, wie das Verbrennen von 11 Tonnen Kohle.

Kernfusion

Eine Sonne auf der Erde

Die Reaktion hat allerdings einen Haken: Um Sie zu starten, müssen spezielle Bedingungen gelten. Die Sonne wiegt über 330.000-mal so viel wie die Erde, ihre Gravitation ist in etwa 28-mal so hoch wie die der Erde. Durch die entstehende enorme Hitze lösen sich die Elektronen des Heliums und es entsteht Plasma. Durch den gewaltigen Druck im Kern der Sonne können sich eigentlich abstoßende Protonen verschmelzen.

Den nötigen Druck von 250 Millionen Bar (250 Millionen-mal so viel, wie der Atmosphärendruck) auf der Erde zu erzeugen ist quasi unmöglich. Kernfusion ist damit aber noch nicht in unerreichbare Ferne gerückt. Ist die Temperatur groß genug, bewegen sich die Protonen so schnell, dass sie auch in einem Vakuum fusionieren können. Dies ist auch notwendig, da das Plasma so keine Energie an umliegende Atome abgeben kann und so abkühlt.

Ventil aus Edelstahl

Extremste Bedingungen

Auf 150 Millionen Grad Celsius, 10-mal heißer als der Sonnenkern, ist das Plasma, wenn es in die Vakuumkammer des Tokamak-Reaktors geleitet wird. Er ist das Ergebnis des 2007 gestarteten ITER-Forschungsprojektes (International Thermonuclear Experimental Reactor). Mithilfe von fast auf den absoluten Nullpunkt (-273 Grad Celsius) gekühlten Supermagneten wird das Plasma in einem Magnetfeld gehalten. Der Temperaturunterschied im Reaktor ist einer der extremsten, der uns bekannt ist.

Nur allzu leicht lässt sich somit nachvollziehen, dass ausschließlich die leistungsstärksten und präzisesten Komponenten für den Bau des Test-Reaktors verwendet werden können. Einen dieser essenziellen Komponenten sind die Vakuum-Ventile der Kammer. Durch sie lässt sich im massiven Innenraum des Reaktors ein Unterdruck von einem Millionstel der Atmosphärendichte erzeugen.

Sie wurden vom Marktführer für Vakuumsysteme, VAT eigens für diesen Zweck entwickelt. Mit nur Edelstahl und Silber als Dämmstoff verhindern sie durch ihren innovativen Aufbau, dass das 150 Millionen Grad heiße Plasma Wärme an die Hülle des Reaktors abgeben kann. Aus dem erlangten Know-how entsprang eine Serie von Ventilen mit bisher unerreichten Eigenschaften. Durch kontinuierliche Tests, Analysen und Weiterentwicklungen profitieren dabei Forschungsprojekt und Partner zugleich durch den gewaltigen Pool an Fachwissen. Eine Datengrundlage, mit der die Pionierarbeit für eine der bedeutendsten Innovation der Geschichte geleistet werden soll.

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Autor Alexander PischelAutor Alexander Pischel ist Innovations-Analyst bei den Alpha Star Fonds. Alpha Star verfolgt mit seinen Aktienfonds das Ziel, in innovative Qualitätsunternehmen aus dem Mittelstand zu investieren. Folgen Sie uns auf Linkedin: Alpha Star / Alexander Pischel.

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