27. JuniChinas zwei selbst entwickelte supraleitende Magnete für Kernfusionsreaktoren haben die technische Abnahme und die vollständige Prüfung der Betriebszustandsparameter abgeschlossen. Dabei handelt es sich um den weltgrößten Fusionsreaktor mit supraleitendem Ringkernmagneten und der kompakten Hochtemperatur-Supraleiter-Magnetspule des Fusionsgeräts.Dieser Schritt markiert, dass die schwierigsten Schlüsselkomponenten in der Entwicklungskette der „künstlichen Sonne“ erfolgreich abgeschlossen wurden und die Magnete, die dieses Mal getestet wurden, zu 100 % lokalisiert sind, von Rohstoffen und Strukturmaterialien bis hin zu Geräten und Prozessen.
Unter ihnen ist die hochtemperatursupraleitende zentrale Magnetspule die Kernkomponente des Compact Fusion Energy Experiment Device (BEST). Seine Hauptfunktion besteht darin, Plasmastrom zu induzieren und anzutreiben und die Form des Plasmaeinschlusses dynamisch anzupassen. Der Nennbetriebsstrom der Spule beträgt 46,5 kA und das maximale Betriebsmagnetfeld der 6 Spulengruppen erreicht 19 Tesla.
Laut einem Team des Instituts für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gilt: Je höher das Magnetfeld, desto mehr Hochtemperaturplasma kann auf engstem Raum eingeschlossen werden. Ohne diese Spule könne der Fusionsreaktor „nicht zünden“.
Das BEST-Gerät soll bis Ende 2027 fertiggestellt sein und etwa 2030 die erste Kilowattstunde Strom durch Kernfusion demonstrieren.
Wissenschaftler haben das Prinzip der kontrollierbaren Kernfusion bereits verifiziert, aber das eigentliche Problem liegt auf technischer Ebene. Um eine künstliche Sonne zu erzeugen, muss der Brennstoff auf Hunderte Millionen Grad Celsius erhitzt werden. Kein Material kann so hohen Temperaturen über einen längeren Zeitraum standhalten. Seit Jahrzehnten verlassen sich Wissenschaftler hauptsächlich auf starke magnetische Beschränkungen, um das Plasma zu „halten“, damit der Feuerball nicht gegen die Wand schlägt oder erlischt.
Der dieses Mal getestete hochtemperatursupraleitende Streifen weist eine echte funktionelle supraleitende Schicht mit einer Dicke von nur einem Mikrometer auf. Es muss bearbeitet und gebogen, in ein Stahlrohr gestopft und anschließend extrudiert werden. Es scheint nur die Form zu verändern, tatsächlich wird es jedoch gleichzeitig gedehnt, gestaucht und verdreht. Ein Kontrollverlust in jedem Prozess führt zum Versagen des Materials.
Teamleiter Qin Jinggang sagte, als er vor sechs Jahren die Aufgabe erhielt, habe er nur zwei Anforderungen gehabt: verbesserte Leistung und niedrigerer Preis. Zu diesem Zeitpunkt war noch unbekannt, wie das Design bestimmt werden würde und woher die Materialien kommen würden.Nach sechs Jahren Forschung wurde nicht nur die Leistung verbessert und stabilisiert, sondern auch die gesamte Quellausrüstung wurde im Inland hergestellt.
Das gleiche supraleitende Material kostete einst 400 Yuan pro Meter, jetzt sind es nur noch 100 Yuan.Noch wichtiger ist, dass Gewicht, Größe und Energiespeicherung dieser Spule die bisherigen Spezifikationen bei weitem übertreffen. Eine einzelne Spule hat von 350 Tonnen auf 580 Tonnen zugenommen, was bedeutet, dass auch die Energieskala zukünftiger Geräte größer sein wird.
Qin Jinggang gab zu, dass das Bestehen des Tests dieses Mal nur 80 % zählt und die restlichen 20 % noch auf dem Gerät installiert werden müssen und seine Betriebsstabilität und Lebensdauer in rauen Umgebungen bewertet werden. Nur wenn der Test bestanden wird, kann der Weg zur Hochtemperatursupraleitung wirklich vollendet werden.
In den letzten Jahren hat Chinas „künstliche Sonne“ den Aktualisierungsplan beschleunigt. Im Januar letzten Jahres erreichte das vollständig supraleitende Tokamak-Experimentiergerät Eastern Super Ring (EAST) einen stationären Betrieb mit 100 Millionen Grad Celsius heißem Plasma für 1.066 Sekunden und stellte damit erneut einen neuen Weltrekord auf.
Nach dem Mainstream-Pfad nutzt die kontrollierbare Kernfusion aus Meerwasser gewonnenes Deuterium als Brennstoff. Die Fusionsenergie eines Liters Meerwasser entspricht 300 Litern Benzin. Es entstehen nahezu keine hochradioaktiven Atomabfälle und keine Kohlenstoffemissionen. In den Ozeanen der Erde gibt es etwa 45 Billionen Tonnen Deuterium, die bei dem derzeitigen menschlichen Energieverbrauch Milliarden von Jahren reichen können, was einer unerschöpflichen Energie entspricht.