Fusionsreaktor „Tokamak“

Ein Tokamak ist ein spezieller Typ eines Fusionsreaktors, der zur kontrollierten Kernfusion verwendet wird. Ziel eines Tokamaks ist es, die Bedingungen zu schaffen, unter denen Wasserstoffisotope (meist Deuterium und Tritium) zu Helium verschmelzen und dabei enorme Energiemengen freisetzen – ähnlich wie in der Sonne.

Grundprinzipien des Tokamaks:

• Magnetische Einschließung: Da Fusionsplasmen extrem heiß sind (Millionen Grad Celsius), können sie nicht mit herkömmlichen Materialien in Kontakt kommen. Stattdessen wird das Plasma durch ein starkes, ringförmiges Magnetfeld in einer torusförmigen (donutförmigen) Kammer eingeschlossen.

• Plasma: Das zu fusionierende Material wird in einen Plasmazustand versetzt, das heißt, die Atome sind ionisiert (Elektronen von Kernen getrennt).

• Erwärmung: Um die Fusion zu starten, muss das Plasma sehr heiß und dicht sein. Dies wird durch verschiedene Methoden erreicht, z. B. Ohmsche Erwärmung (Stromdurchfluss durch das Plasma), Neutralteilcheninjektion oder Radiofrequenzheizung.

• Magnetfeld: Das Magnetfeld wird durch externe Spulen und den Strom, der im Plasma fließt, erzeugt. Dieses Doppel-Magnetfeld stabilisiert das Plasma und verhindert, dass es die Wand berührt.

Vorteile des Tokamaks:

• Potenziell nahezu unbegrenzte, saubere Energiequelle.
• Keine langfristigen radioaktiven Abfälle wie bei Kernspaltungsreaktoren.
• Keine CO₂-Emissionen während des Betriebs.

Herausforderungen:

• Plasma-Stabilität und -Kontrolle sind technisch sehr anspruchsvoll.
• Erreichen der notwendigen Temperatur, Dichte und Einschlusszeit (Triple-Produkt) für eine sogenannte Zündung, bei der mehr Energie die Fusion liefert als zur Erhitzung nötig ist.
• Materialprobleme durch die extremen Bedingungen im Reaktor.

Bekannte Tokamak-Projekte:

• JET (Joint European Torus): Größter Tokamak in Europa.
• ITER: Internationales Großprojekt in Südfrankreich, das als experimenteller Fusionsreaktor der nächsten Generation gebaut wird, um den praktischen Betrieb eines Fusionskraftwerks zu demonstrieren.
• Wendelstein 7-X: Zwar kein Tokamak, sondern ein Stellarator – eine alternative Magneteinschlussmethode, aber oft im Zusammenhang mit Fusionsforschung genannt.

Zusammenfassung:
Der Tokamak ist eine fortschrittliche Technologie zur Erzeugung von Energie durch Kernfusion unter Nutzung von starken Magnetfeldern zur Einschließung eines heißen Plasmas in einer ringförmigen Kammer. Er gilt als einer der vielversprechendsten Ansätze für saubere Energie der Zukunft.