Nordamerika ist dunkel

Alles, was irgendwie mit Kredit zu tun hat, dürfen sie sogar bedenkenlos unterschreiben, weil der Vertragspartner trotzdem keinen Anspruch auf Rückzahlung hat.

Michael Kauffmann

[Fusionskraftwerke]

Aha, hier hab ich was verschlampt ;-).

Prof. Minh Quang Tran hielt hier am 25. Sep. einen Vortrag bezüglich Roadmap to Fusion. Mir war, als wäre seine fernöstliche positiv-langfristige Lebens- philosophie in der Fusionsforschung am richtigen Ort...

Als erster Prozess in einem Kraftwerk wird die D + T Reaktion angepeilt, wobei das T aus Li + n erbrütet wird. Der Materialumsatz ist im Vergleich zu Fissionskraftwerken klein, läppert sich aber doch: Etwa 88 kg/Jahr an Deuterium werden gebraucht, etwa

132 kg/a Tritium im Kreis rumgeschickt und logischerweise das doppelte davon an Li-6 benötigt (1 GWe Kraftwerk). Da so ein Kraftwerk 40 Jahre halten soll, und man für eine signifikante Energieproduktion etwa 1000 Kraftwerke braucht, summiert sich der Li Bedarf auf 2E4 bis 1E5 Tonnen. Interessanterweise wird das Li aus konventionellen Lagerstätten bis dann durch sonstigen Verbrauch (Akkus usw.) eh alle sein. Man wird es aus Meerwasser extrahieren müssen, keine leichte Aufgabe, da die Konzentration recht klein ist.

Alldieweil andere Energiequellen (inklusive Uran) nicht mehr besonders lange halten werden, wird kein Weg an der Fusion vorbeiführen. Lustig war, dass die Fusions- leute andere Szenariker noch toppen; sonst sieht man Szenarien von 2000-2100, hier 2000-2400.

Leider kann ich meine Notizen kaum mehr entziffern... Als Zahlen aufgefallen: 1E20 Teilchen pro m^3 gelten als "dichtes" Plasma, die Leitfähigkeit soll derjenigen von Kupfer entsprechen. Das Magnetfeld im ITER soll

5-6 Tesla betragen. Die Leistungszahl soll etwa 10 betragen, also 10x mehr Heizleistung raus als Heiz- leistung rein. Strom wird man also nicht produzieren können. Der Reaktor soll 700 MW Leistung bringen, über immerhin 400 Sekunden (damit hat man dann so was wie kontinuierlichen Betrieb nachgewiesen). Allerdings braucht man 500 MW Strom zum Antrieb; die Umwandlung von Strom in geeignete Mikrowellen (2mm) zum Plasmaheizen ist nicht sehr effizient (170 GHz ist wohl elektronisch etwas "herausfordernd"). Umgekehrt hätte man bei der Umwandlung von Wärme in Strom den üblichen schlechten Wirkungsgrad von Kernkraftwerken. Der ITER wäre etwa einen Faktor 5 hochextrapoliert von andern Anlagen ausgehend. Für ein "echtes" Kraftwerk wäre eine Leistungszahl von 40 nötig, und eine abgegebene Leistung von 3-4 GW. Der Eigenleistungsbedarf wäre also enorm, etwa eine Grössenordnung über der eines Kernkraftwerks.

Der Zeitplan wäre wie folgt. Ab Startschuss, so er irgendwann mal in näherer Zukunft erfolgt, etwa

1.5 Jahre Planungs-Startphase. Dann 8 Jahre ITER-Bau, weitere 5 Jahre bis zum "heissen" Test mit D+T. Parallel dazu müsste die IFMIF Materialtestanlage erstellt werden. Damit sollen 14 MeV Neutronen erzeugt werden, damit die Materialtests unter 1:1 Bedingungen stattfinden können. Der Vortragende machte kein Hehl daraus, dass das im wesentlichen aus politischen/ zulassungsrechtlichen Gründen erfolgen muss. Der Aufwand wäre enorm, von 250mA Deuteriumionenstrahlen, welche auf Flüssigtargets treffen, war die Rede. Im Material will man charakteristische Neutronenbelastungen bis 100dpa erreichen.

Wendelstein VII-X wurde erwähnt, so wie ich es verstanden habe, wäre der Betriebsbeginn 2010, ein D-T Betrieb wäre hingegen nicht vorgesehen.

Zur technischen Entwicklung beim Fusionsreaktor wurden interessante Kurven gezeigt. Bei der Beschleunigerforschung wird alle 3 Jahre eine Leistungsverdopplung erreicht. Bei den Transistoren/Computern alle 2 Jahre (Moore's Law), bei der Fusionsforschung alle 1.8 Jahre. Die Kunst ist wohl, die richtige Figure of Merit zu finden ;-). Jedenfalls ist der Fortschritt enorm, der Weg ist halt lang und der Parameterraum riesig, sodass man, von ferne (d.h. auf logarithmischem Papier) betrachtet, nur langsam vorwärts kommt.

Die Forschung ist schon rein aus Geldgründen eine Entwicklung ;-), d.h. die Mittel können nicht einfach als Ausgaben für Grund- lagenforschung bezogen werden. Dadurch kommt man langsamer vorwärts als eigentlich möglich wäre; Parallelstarts verschie- dener Projekte werden nicht gern gesehen.

Nach ITER wäre dann ein PROTO Reaktor vorgesehen, technische Realisierung von Kraftwerken müsste anschliessend die Industrie vornehmen.

Als noch zu untersuchendes Problem wurde etwa die spontane Plasmalöschung genannt, innert einer Millisekunde kann das Plasma "ausgehen", die gespeicherte magnetische Energie

1/2 L*I^2 tobt sich dann irgendwie in der Struktur aus, wie gross I war, hab ich jetzt vergessen, was mit Mega-Ampere?

Zu vielen Aspekten, Sicherheit, Kosten usw. wurde aus den SEAFP Daten zitiert (liegt so ziemlich alles im Netz rum).

Von der Laser (Inertial-) Fusion hielt der Vortragende wenig; sie sei zu sehr auf Waffenforschung ausgerichtet. In der Tat war es ja schon ziemlich merkwürdig, wie Frankreich in's Laserfusionsbusiness einstieg just in dem Moment, als die Kernwaffentests aufgegeben wurden.

Nur wer vergessen kann, kann sich für neues öffnen ;-)

Auch nicht die gewinnung von metan aus unterseeischen lagerstätten?

Meines wissens wird die erde doch mal brennstoff für unseren großen fusionsreaktor. Vielleicht spielen sie ja auf diesen zeitpunkt hin?

Das ist stoff für romane ;-)

Vielleicht werden sie ja mal durch eine wirklich gute also praktikable idee erleuchtet.

Was wäre das, wie kommt es zu dem Namen?

Michael Kauffmann

JET und ITER sind Tokamaks. In diesen Reaktoren wird das Plama von einem starken axialen Magnetfeld und dem enormen Strom im Plasma selber zusammengehalten. Der Strom kommt durch Trafowirkung ins Plasma. Wendelstein 7-AS (2002 in Garching ausser Betrieb genommen) und Wendelstein 7-X (Bauzeit 1996-2006 in Greifswald) sind Stellaratoren. Durch ein äusserst kompliziertes und trickreiches Magnetfeld ist hier kein Strom im Plasma nötig, es können daher beliebig lange Experimente gemacht werden, jedenfalls dem Prinzip nach.

kann man sich dann auch zu weiteren Infos zu ITER, JET usw. durchklicken.

Mir schien die Idee schon praktikabel. Jedenfalls ist es ihnen gelungen, den Eindruck zu erwecken ;-). Es scheint jedenfalls keine prinzipiellen Gründe dagegen zu geben. Der Parameterraum ist einfach riesig, das braucht Zeit. Wie gesagt, es sieht so aus, als käme man jährlich einen Faktor 2 vorwärts, ohne dass da irgend welche Ermüdungserscheinungen erkennbar wären. Der Flaschenhals im Fortschritt scheint wirklich auf politisch-finanzieller Ebene zu liegen.

Und welchen Faktor braucht man? (Da gibt es doch schon eine berühmte Äußerung eines Politikers.)

Michael Kauffmann