Das Demo4-Magnetsystem von Tokamak Energy kann 12 Millionen Ampere Strom transportieren

Tokamak-Energie

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Fusionsenergie ist die Zukunft sauberer und nachhaltiger Energie. Es entsteht bei einer Fusionsreaktion, wenn zwei leichtere Atome kollidieren, um schwerere Atome zu bilden und Energie freizusetzen. Diese Energie wird genutzt und zur Stromerzeugung genutzt.

In den letzten Jahrzehnten gab es zahlreiche Durchbrüche und Forschungsarbeiten im Bereich der Fusionsenergie, und Tokamak Energy hat gerade einen neuen Durchbruch angekündigt, nur zwei Monate nach der Ankündigung eines früheren Durchbruchs.

Auf der dieswöchigen internationalen Fusionsenergiekonferenz, dem Symposium on Fusion Engineering (SOFE), kündigte Tokamak Energy die Entwicklung eines supraleitenden Magnetsystems namens Demo4 an.

Durch die zentrale Säule dieses Magnetsystems fließen unglaubliche 12 Millionen Ampere (Ampere) Strom, was viermal mehr ist als der Strom, der durch den ST40-Tokamak des Unternehmens fließt. Um es ins rechte Licht zu rücken: Es ist 120.000-mal höher als der typische 100-Ampere-Stromverbrauch eines durchschnittlichen Hauses in Großbritannien.

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Eine der Hauptanforderungen an Fusionsreaktoren sind starke Magnetfelder, die das heiße Plasma im Reaktor kontrollieren und einschließen können. Um solch große Magnetfelder zu erzeugen, müssen große Strommengen geleitet werden.

Supraleiter bieten der Elektrizität keinen Widerstand und sind daher die ideale Wahl für diesen Einsatz. Sie erfordern jedoch sehr niedrige Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt (-273,15 Grad Celsius oder -459,67 Grad Fahrenheit). Die Lösung besteht darin, bestimmte Materialien zu verwenden, die bei relativ höheren Temperaturen (-196 Grad Celsius oder -320,8 Grad Fahrenheit) Supraleitung zeigen.

Diese als Hochtemperatursupraleiter (HTS) bekannten Materialien sind für die Fusionsenergie von entscheidender Bedeutung, und Tokamak Energy ist ein Pionier bei der Entwicklung von HTS-Magneten.

Zur Entwicklung der HTS-Magnete sagte Dr. Rod Bateman, der das HTS-Magnetentwicklungsteam bei Tokamak Energy leitet, zuvor: „Der Durchbruch für einen kompakten kugelförmigen Tokamak war die Entwicklung von HTS-Material, das in hohen Magnetfeldern betrieben werden kann.“ .

Unsere Mitbegründer, Dr. David Kingham und Professor Mikhail Gryaznevich, gehörten zu den ersten Pionieren, die die Möglichkeit erkannten, diese Technologie auf die Fusionsenergie anzuwenden und Kupfermagnete zu ersetzen. Wir haben diese Technologie erfolgreich in einem unserer frühen Geräte, ST25-HTS, getestet und dann beschlossen, parallel zu unserem sphärischen Tokamak-Programm ein spezielles Magnetprogramm zu entwickeln.“

Diese HTS-Magnete erzeugen starke Magnetfelder, die das Plasma einschließen und kontrollieren und so höhere Drücke und Temperaturen ermöglichen, die für Fusionsreaktionen erforderlich sind. Darüber hinaus benötigen HTS-Magnete weniger Kühlleistung, was die Kühlsysteme vereinfacht und die Kosten in Fusionsenergiereaktoren senkt.

Tokamak Energy entwickelt das Demo4-Magnetsystem, um die für Fusionskraftwerke erforderlichen Magnetfelder nachzubilden. Das Plasma in den Reaktorkernen kann Temperaturen erreichen, die über dem Zentrum der Sonne liegen (~15 Millionen Grad Celsius oder 27 Millionen Grad Fahrenheit).

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Durch die Erzeugung starker magnetischer Kräfte will Tokamak Energy erstmals fusionskraftwerksrelevante Szenarien testen.

Das Demo4-System besteht aus 44 Magnetspulen aus HTS-Band. Das System wird im Vakuum bei einer extrem niedrigen Temperatur von minus 253 Grad Celsius (-423,4 Grad Fahrenheit) betrieben, die durch Kryokühler mit geschlossenem Kreislauf erreicht wird.

Im Vorfeld eines umfassenden Überblicks über Demo4, der auf der SOFE präsentiert wurde, erwähnte Graham Dunbar, technischer Leiter bei Tokamak Energy, dass das Demo4-System aus einem vollständig ausgewogenen Satz von Magneten in Tokamak-Konfiguration bestehen wird. Das 18-Tesla-System wird fast eine Million Mal stärker sein als das Erdmagnetfeld.

„Demo4 wird ein vollständig ausgewogener Satz von Magneten sein, die in einer Tokamak-Konfiguration geformt sind. Wichtig ist, dass es uns ermöglichen wird, erhebliche magnetische Kräfte zu erzeugen und sie zum ersten Mal in für Fusionskraftwerke relevanten Szenarien zu testen. Die Erkenntnisse aus diesem einzigartigen System werden uns vorantreiben.“ „Wir werden unser Verständnis der Technologie vorantreiben, die für die Bereitstellung sauberer, sicherer und erschwinglicher Fusionsenergie in den 2030er Jahren erforderlich ist“, erklärte er.

Das Demo4-System wird 2024 am Hauptsitz von Tokamak Energy in Milton Park, Großbritannien, montiert und getestet.