Fusionsreaktoren sind ein wichtiger Bestandteil in der Forschung nach neuen Energiequellen. Ihr Ziel ist es, mithilfe der Kernfusion eine neue, saubere und nahezu unerschöpfliche Ressource zu schaffen. Doch in der Praxis gibt es ein großes Hindernis: Turbulenzen im heißen Plasma des Reaktors. Ein Forscherteam der University of California hat nun einen vielversprechenden Lösungsansatz vorgestellt.
Wissenschaftlicher Durchbruch bei der Kernfusion
Die Physiker Mingyun Cao und Patrick Diamond haben ein neues theoretisches Modell entwickelt, das erstmals eine mögliche Erklärung für das Problem der Plasma-Turbulenzen liefert. Dadurch verschafft ihre Arbeit insgesamt ein besseres Verständnis für die Instabilität in Fusionsreaktoren. Das ist ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu funktionierenden Kernfusions-Kraftwerken.
Im Mittelpunkt ihrer Arbeit stehen sogenannte Voids. Wie auf WinFuture erklärt wird, sind das strukturierte Leerstellen am Rand des Plasmas, die direkt das Verhalten des Plasmas manipulieren können. Bisher war es schwierig vorherzusagen, wie stark dieser Einfluss ist. Das ist jedoch entscheidend, denn nur mit stabilen Bedingungen lässt sich das Plasma im Reaktor halten und die Bauteile vor extremer Hitze schützen.
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Neues Modell liefert Erklärung
Wie sie in ihrer Arbeit, die sie über Physical Review Journals veröffentlicht haben, erklären, verstehen Cao und Diamond Voids als zusammenhängende Strukturen. Diese bewegen sich vom kühleren Randbereich des Plasmas in das heißere Innere. Durch diesen Vorgang entstehen Driftwellen, die Energie und Impuls weitergeben, wodurch sich Plasma-Turbulenzen bilden können.
Die Erkenntnis dieser Kettenreaktion könnte der bisher fehlende Zusammenhang sein, der erklärt, warum die Ergebnisse aus Experimenten und bisherigen Berechnungen oft voneinander abweichen. Bislang handelt es sich bei diesem Modell noch um eine theoretische Annahme. Allerdings sehen die Forscher darin einen wichtigen Schritt, um die Diskrepanz zwischen Theorie und Praxis zu verringern. Darüber hinaus könnten Forscher*innen dadurch die Kontrolle über das Plasma in künftigen Kernfusions-Anlagen zu verbessern.
Quellen: WinFuture, Physical Review Journals
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