Für die Entwicklung einer neuartigen Ionenquelle für den Fusionstestreaktor ITER erhalten heute fünf Plasmaphysiker den Erwin Schrödinger-Preis 2006. In der Großanlage fliegen Teilchen mit mehr als 9.000 Kilometern pro Sekunde. Wie diese negativen Ionen erzeugt und dem Plasam zugeführt werden können, erforschten die jetzt ausgezeichneten Wissenschaftler.
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Bei der Kernfusion soll die Energie gewonnen werden, die bei der Verschmelzung von zwei Wasserstoffatomen zu Helium frei wird – ein Prozess, der auf der Sonne schon seit Ewigkeiten funktioniert. Dazu muss der Brennstoff – ein Wasserstoff-Plasma – zunächst auf über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Um diese technische Herausforderung zu meistern, werden schnelle Wasserstoffatome in das Plasma geschossen, wo sie beim Zusammenstoßen ihre Energie abgeben. Die Atome werden zunächst als geladene Teilchen beschleunigt und vor dem Eintritt in das Plasma wieder neutralisiert.
Fusion als Teil des künftigen Energiemixes?
"Wie sichern wir künftig die Energieversorgung, das ist für mich die drängende Frage überhaupt. Wir müssen Klima schonende Technologien entwickeln und gleichzeitig den immer noch wachsenden Bedarf an Energie sicherstellen", so Prof. Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft. "Die Kernfusion ist ein Paradebeispiel für langfristige Vorsorgeforschung, die in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts die Energieprobleme der Menschheit lösen könnte."
Die internationale Testanlage ITER (lat. "der Weg"), die in Cadarache in Südfrankreich gebaut wird, ist der nächste große Schritt der weltweiten Fusionsforschung. Mit 500 Megawatt erzeugter Fusionsleistung soll ITER erstmals zeigen, dass ein Energie lieferndes Fusionsfeuer möglich ist. Damit verbunden sind neue Anforderungen an das Heizverfahren: Zum Beispiel müssen für die Großanlage die Teilchen noch drei- bis viermal schneller sein als bisher, damit sie tief genug in das Plasma hinein fliegen können.
Negative Ionen als Plasmaheizung
Deshalb kann man nicht mehr mit positiv geladenen Ionen arbeiten. Diese lassen sich umso schlechter neutralisieren, je schneller sie sind – bei den für ITER gewünschten Geschwindigkeiten von 9.000 Kilometern pro Sekunde fast gar nicht mehr. Möglich ist dies nur mit negativen Ionen, die jedoch sehr schwierig zu handhaben sind.
Gelungen ist das dem ausgezeichneten Wissenschaftlerteam aus den Disziplinen Plasmaphysik, Oberflächenphysik und Elektrotechnik mit der Entwicklung einer Hochfrequenz-Ionenquelle zur Plasmaheizung mit negativen Ionen. Dr. Ursel Fantz, Dr. Hans-Dieter Falter, Dr. Peter Franzen, Dr. Werner Kraus und Dr. Eckehart Speth. Die Wissenschaftlerin und ihre vier Kollegen arbeiten am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP), das assoziiertes Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft ist.
(Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, 13.09.2006 – NPO)
