Grossbritannien: Tokamak Energy baut weltweit ersten Satz an HTS-Magneten für Fusionsreaktor

Die Kernfusion könnte dereinst nahezu unbegrenzt saubere Energie liefern. Noch sind die Fusionsreaktoren im Experimentierstadium. Nicht nur staatliche Forschungsanstalten, sondern auch viele Privatfirmen wie Tokamak Energy sind in der Fusionsforschung tätig und entwickeln Komponenten, die für eine kontrollierte Kernfusionsreaktion notwendig sind. Beispielsweise braucht es starke Magnetfelder, um in einem Fusionsreaktor des Typs Tokamak das Plasma aus geladenen gasförmigen Teilchen einzuschliessen und zu kontrollieren. Dies ist notwendig, da das Plasma ein Vielfaches heisser als die Sonne ist und nicht die Wände des Reaktors berühren darf. Im März 2022 hatte Tokamak Energy in seinem sphärischen Tokamak ST40 bereits eine Plasmatemperatur von 100 Mio. °C erzielt und angekündigt, dass sie diesen mit HTS-Magneten aufrüsten will.

Am 6. Februar 2023 gab Tokamak Energy nun bekannt, dass es das weltweit erste Set von HTS-Magneten für Fusionsreaktoren gebaut habe. Das Unternehmen will diese in der firmeneigenen Demo4-Testanlage, einem sphärischen Tokamak, einsetzten. Dieser werde eine Magnetfeldstärke von über 18 Tesla haben, was fast eine Million Mal stärker sei als das Magnetfeld der Erde. Die Anlage bestehe aus 44 einzelnen Magnetspulen «die aus 38 Kilometern bahnbrechendem HTS-Band hergestellt wurden, das Ströme ohne elektrischen Widerstand leitet und fünfmal weniger Kühlleistung benötigt als herkömmliche supraleitende Materialien», so Tokamak Energy.

HTS-Magnete erlauben Energie- und Kosteneinsparungen
Gemäss Angaben von Tokamak Energy werden die HTS-Magnete in der Regel aus 12 mm breiten Bändern mit einer Dicke von weniger als 0,1 mm hergestellt, welche aus starken und leitfähigen Metallen mit einer Innenbeschichtung aus supraleitendem Material, dem «Seltenerd-Barium-Kupfer-Oxid» (Rebco), bestehen. «Wenn sie [diese Bänder] zu Spulen gewickelt werden, können sie viel stärkere Magnetfelder erzeugen als herkömmliche Supraleitermagnete und nehmen dabei viel weniger Platz ein.» Die Temperatur von -253 °C, bei der die HTS-Magnete in der Demo4-Testanlage arbeiten würden, sei zwar extrem kalt, aber noch immer wärmer als die notwendigen -269 °C für herkömmliche supraleitende Magnete. So könne man erhebliche Energie- und Kosteneinsparungen erzielen, so Tokamak Energy.

Fusionskraftwerk soll in den frühen 2030er-Jahren Strom liefern
Die vollständige Montage am Hauptsitz von Tokamak Energy – in Milton Park in der Nähe von Oxford – werde dieses Jahr abgeschlossen und Tests würden bis ins Jahr 2024 hinein gemacht. Gemäss Tokamak Energy sollen diese Informationen für die Auslegung und die Betriebsszenarien des fortgeschrittenen Prototyps ST80-HTS und des nachfolgenden Fusionskraftwerks ST-E1 liefern. Der ST-E1 ist eine Pilotanlage im Netzmassstab, die in den frühen 2030er-Jahren in Betrieb gehen soll.