Kernfusions-Forschungsreaktor in Frankreich

Der Internationale Thermonukleare ExperimentalReaktor ITER hat einen europäischen Standort gefunden: in Cadarache in Südfrankreich. Der Forschungsschwerpunkt „Ionenphysik/Plasmaphysik“ der Uni Innsbruck hat seit vielen Jahren auf dem Gebiet der Kernfusion geforscht und mit seinen Aktivitäten noch offene Fragestellungen für den Bau dieses europäischen Großprojektes geklärt.
v.l.: Vizerektor Prof. Tilmann Märk und Prof. Paul Scheier
Bild: v.l.: Vizerektor Prof. Tilmann Märk und Prof. Paul Scheier im Labor der Ionenphysik

In Cadarache in Südfrankreich wird ab dem Jahr 2008 mit dem Bau des Forschungsreaktors begonnen. Voraussichtlich wird er im Jahr 2015 in Betrieb genommen. Schon seit vielen Jahren wird an der Uni Innsbruck die Physik der Fusion erforscht und die Mitglieder des Forschungsschwerpunktes Ionenphysik/Plasmaphysik haben dazu schon viele grundlegende Vorarbeiten geleistet. Insbesondere die nun aktuellen Fragen der technologischen Gestaltung des Forschungsreaktors werden auch in Zukunft im Forschungsschwerpunkt Ionenphysik/Plasmaphysik verstärkt erforscht.

 

Forschung sstandort Europa

Obwohl bereits im Jahr 2001 die Pläne für den Bau von ITER vorlagen, haben sich die sechs internationalen Partner des Projektes - Europa, Japan, Russland, die USA, China und Südkorea – erst kürzlich über den Standort geeinigt. Um diesen Standortentscheid hatte es zwei Jahre lang ein hartes Tauziehen zwischen Japan und Frankreich gegeben. Die EU hat sich nun mit ihrem Standortangebot in Frankreich durchgesetzt.

 

Mit ITER wird der erste Fusionsreaktor realisiert, in dem das Fusionsfeuer über längere Zeit brennen und dabei mehr Energie erzeugen soll, als zur Heizung des Plasmas aufgewendet werden muss. Dafür soll ein durch Magnetfelder eingeschlossenes Plasma aus den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium auf mehrere hundert Millionen Grad aufgeheizt werden und durch Verschmelzung Energie frei setzen.

 

Die voraussichtlichen Kosten für diesen ersten Testreaktor auf dem Wege zur kommerziellen Verwertung der Fusionsenergie betragen ca. 10 Milliarden Euro. Im Unterschied zum herkömmlichen Kernreaktor, der auf dem Prinzip der Kernspaltung beruht, setzt ITER auf das Prinzip der Kernfusion, das auch die Energiequelle der Sonne ist. Da es in einem solchen Reaktor zu keinen Kettenreaktionen kommt, ist ein Unfall wie in Tschernobyl nicht möglich.

 

Innsbrucker Forschung international anerkannt

Die Assoziation ÖAW-Euratom unterstützt seit dem EU Beitritt Österreichs die Fusionsforschung in Österreich. Vier der insgesamt sieben österreichischen Projekte werden an der Leopold-Franzens-Universität Innsbruck am Institut für Ionenphysik und am Institut für theoretische Physik durchgeführt. Dabei werden z.B. verschiedene Hochleistungsmaterialien für die Wandauskleidung von ITER getestet oder das Verhalten des Fusionsplasmas im ITER Reaktor experimentell untersucht und theoretisch modelliert.

 

In den letzten Jahren konnten wesentliche neue Erkenntnisse über die Wechselwirkung des ca. 100 Millionen Grad heißen Plasmas mit der Reaktorwand erhalten werden. Derzeit arbeitet das Team rund um Dr. Verena Grill vom Institut für Ionenphysik an der Erforschung der Eigenschaften neuer Oberflächenmaterialien für die Wandauskleidung. Innsbrucker Ionenphysiker waren auch an der Entwicklung eines in situ Massenspektrometers für den Vorgängerreaktor JET in Culham, England, beteiligt. Damit haben sie unter der Leitung von Prof. Tilmann Märk und Prof. Paul Scheier wichtige Beiträge zur Beherrschung der Kernfusion geleistet.

 

Plasmaphysiker forschen an zukünftiger Energiequelle

Die Experimentelle Plasmaphysik-Gruppe (IEPPG) der Universität Innsbruck unter der Leitung von Prof. Roman Schrittwieser betreibt zwei Versuchsaufbauten zur Grundlagenforschung an Dynamik, Stabilität und Selbstorganisation von Laborplasmen. Die Arbeitsgruppe ist weiters an Messungen von Plasmaturbulenz an großen europäischen Experimenten beteiligt. Am Institut für Theoretische Physik wird im Rahmen der Arbeitsgruppe Plasma- und Energiephysik (PEP) von Prof. Siegbert Kuhn, Prof. Klaus Schöpf und Mitarbeitern an der Theorie von Fusionsplasmen und deren numerischer Modellierung geforscht. Aktuelle Schwerpunkte sind die Theorie der Plasma-Wand Wechselwirkung, die integrierte Modellierung von Fusionsplasmen, die Physik schneller Ionen und Simulationen von Turbulenz in Plasmen.

 

Die Kerfusion stellt eine zukünftige Energiequelle dar, mit der auf saubere und sichere Weise Energie gewonnen werden kann.