Kernfusion: Erste Messungen der Wasserstoff-Bor-Fusion in einem magnetisch eingeschlossenen Fusionsplasma

Neue Forschungsergebnisse unterstreichen Potenzial der Verwendung von Wasserstoff-Bor-Brennstoff

Foothill Ranch/Luzern (pts032/28.02.2023/14:30)

Während Fusionsentwickler auf der ganzen Welt um die Kommerzialisierung der Fusionsenergie ringen, leistet TAE Technologies Pionierarbeit bei der Suche nach dem saubersten und wirtschaftlichsten Weg zur Bereitstellung von Elektrizität mit einer Wasserstoff-Bor-Verbindung (auch bekannt als p-B11 oder p11B), einem reichlich vorhandenen, umweltfreundlichen Brennstoff. Heute gibt das Unternehmen in Zusammenarbeit mit dem japanischen National Institute for Fusion Science (NIFS) einen bemerkenswerten Forschungsfortschritt bekannt: die erstmalige experimentelle Realisierung der Wasserstoff-Bor-Fusion in einem magnetisch eingeschlossenen Fusionsplasma.

In einem von Fachleuten begutachteten Artikel, der in Nature Communications veröffentlicht wurde ("First measurements of p11B fusion in a magnetically confined plasma"), erklären Wissenschaftler das Ergebnis der Kernfusionsreaktion von Wasserstoff und Bor in einem Experiment im Large Helical Device (LHD) des NIFS. Dieser Artikel beschreibt die experimentellen Arbeiten zur Herstellung der für die Wasserstoff-Bor-Fusion im LHD-Plasma erforderlichen Bedingungen und die Entwicklung eines Detektors durch TAE zur Messung der Wasserstoff-Bor-Reaktions-Produkte: Heliumkerne, so genannte Alphateilchen. Dieses Ergebnis ist das Resultat jahrelanger internationaler wissenschaftlicher Zusammenarbeit in der Fusionsforschung und ein Meilenstein in der Mission von TAE, die kommerzielle Fusionsenergie mit der Wasserstoff-Bor-Verbindung zu entwickeln, dem saubersten, kostengünstigsten und nachhaltigsten Brennstoffkreislauf für die Fusion.

"Dieses Experiment bietet uns eine Fülle von Daten, mit denen wir arbeiten können, und zeigt, dass die Wasserstoff-Bor-Verbindung einen Platz in der Fusionsenergie im industriellen Maßstab hat. Wir wissen, dass wir die physikalische Herausforderung lösen und der Welt eine transformative neue Form kohlenstofffreier Energie liefern können, die auf diesem nicht radioaktiven, reichlich vorhandenen Brennstoff beruht", so Michl Binderbauer, CEO von TAE Technologies.

TAE ist das weltweit führende, größte private Fusionsenergieunternehmen, und dieses Ergebnis ist ein wichtiger Schritt in Richtung Entwicklung der Wasserstoff-Bor-Fusion. Für den Laien bedeutet dies, dass das Unternehmen einen Schritt weitergekommen ist bei der Verwirklichung eines Fusionskraftwerks, das letztlich sauberen Strom erzeugt, bei dem als Nebenprodukt nur Helium, die so genannten drei Alphateilchen, anfallen. Diese drei Alphateilchen sind das Markenzeichen der Wasserstoff-Bor-Fusions-Energie und inspirierten die Gründer von TAE, das Unternehmen Tri Alpha Energy, jetzt TAE Technologies, zu nennen.

Pioniere der Fusionswissenschaft

Derzeit arbeiten weltweit mehr als 30 Gruppen an der Entwicklung der Fusionsenergie, wobei die Ansätze sehr unterschiedlich sind – von der Art der Reaktorkonfiguration bis hin zur Art des Brennstoffs, den die künftigen Reaktoren verwenden werden. Seit der Gründung von TAE im Jahr 1998 hat das Unternehmen fünf Geräte im Maßstab eines nationalen Labors gebaut und mehr als 140.000 Mal erfolgreich Fusionsplasma erzeugt und eingegrenzt. Derzeit baut und konstruiert TAE zwei weitere Anlagen, Copernicus und Da Vinci, die in der Lage sein werden, Nettoenergie zu erzeugen bzw. Strom in das Netz einzuspeisen.

Fusionsreaktoren zu erfinden, die Nettoenergie erzeugen, ist eine Sache – sie als zuverlässige, netzfähige Stromquelle bereitzustellen, eine andere. Mit der Entscheidung für die Wasserstoff-Bor-Verbindung als Brennstoffkreislauf hat TAE die wahren Anforderungen der kommerziellen, täglichen Nutzung der Fusionsenergie vorweggenommen. Die meisten Fusionsbemühungen auf der ganzen Welt konzentrieren sich auf die Kombination der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium (D-T) zur Verwendung als Brennstoff, und die Donut förmigen Tokamak-Geräte, die üblicherweise in Fusionskonzepten verwendet werden, sind auf D-T-Brennstoff beschränkt. Im Gegensatz zu diesen Bemühungen verwendet das kompakte lineare Design von TAE eine fortschrittliche, beschleunigerstrahlgetriebene, feldumgekehrte Konfiguration (FRC), die vielseitig ist und alle verfügbaren Fusionsbrennstoffzyklen aufnehmen kann, einschließlich p-B11, D-T sowie Deuterium und Helium-3 (D-He3 oder D3He). Auf dem Weg zu seinem ultimativen Ziel, das erste Wasserstoff-Bor-Fusions-Kraftwerk in den 2030er-Jahren ans Netz zu bringen, wird dieser Vorteil es TAE auf einzigartige Weise ermöglichen, seine Technologie zu lizenzieren. Mit der FRC entwickelt TAE ein modulares und wartungsfreundliches Design, das eine kompakte Grundfläche aufweist und die Möglichkeit bietet, die effizientere Methode eines magnetischen Einschlusses zu nutzen, die im Vergleich zu Tokamaks eine bis zu 100-fach höhere Leistung ermöglicht.

Wie die TAE-Kollegen am NIFS anmerken, gilt die Wasserstoff-Bor-Verbindung als fortschrittlicher Fusionsbrennstoff, weil sie "das Konzept sauberer Fusionsreaktoren ermöglicht. Diese Errungenschaft ist ein großer erster Schritt auf dem Weg zur Realisierung eines Fusionsreaktors mit fortschrittlichem Fusionsbrennstoff".

In dem in Nature Communications veröffentlichten Artikel heißt es: "Während die Herausforderungen bei der Herstellung des Fusionskerns für p-11B größer sind als für D-T, wird die Konstruktion des Reaktors viel einfacher sein. Vereinfacht gesagt, tauscht der p-11B-Weg zur Fusion die Herausforderungen der nachgelagerten Technik gegen die Herausforderungen der gegenwärtigen Physik. Und die physikalischen Herausforderungen können überwunden werden."

Der Wasserstoff-Bor-Ansatz ist Teil der Kernvision von TAE für die kommerzielle Fusionsenergie, die aus der Philosophie des Mitbegründers des Unternehmens, Dr. Norman Rostoker, das "Ende im Auge zu behalten", geboren wurde. Diese Vision von wirklich sauberer, reichlich vorhandener und wettbewerbsfähiger Energie unterscheidet TAE von einem wachsenden Feld von Fusionsunternehmen. Auch wenn bei dieser Reaktion keine Nettoenergie erzeugt wurde, so zeigt sie doch die Machbarkeit der aneutronischen Fusion und die Abhängigkeit von Wasserstoff und Bor.

TAE geht davon aus, dass es mit seinem nächsten Forschungsreaktor, Copernicus, etwa Mitte des Jahrzehnts Nettoenergie nachweisen kann.

Tradition von Wissenschaft und Zusammenarbeit

TAE kündigte seine Partnerschaft mit dem NIFS im Jahr 2021 an und schloss sich mit angesehenen Wissenschaftlern des interuniversitären Forschungsinstituts in Tokio zusammen. Das dreijährige gemeinsame Forschungsprojekt entstand aus einer langjährigen Zusammenarbeit zwischen amerikanischen und japanischen Fusionsforschern zur Erforschung der aneutronischen Fusion.

Aussender:	Rent a PR AG für TAE Technologies
Ansprechpartner:	Brigitte Kaps
Tel.:	+41 79 289 2042
E-Mail:	mail@rentapr.ch
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