Selbstversorgung für den Reaktor: General Atomics testet Bauteil für brennstoffautarke Fusionsreaktoren

General Atomics hat vom US-Bundesstaat Kalifornien eine Steuergutschrift in Höhe von zwanzig Millionen Dollar erhalten. Das Geld unterstützt den Bau einer neuen Testanlage in San Diego, in der ein zentrales Bauteil künftiger Fusionsreaktoren erprobt werden soll. Fusionsenergie gilt seit Jahrzehnten als Hoffnungsträger für eine saubere und nahezu unerschöpfliche Stromversorgung, doch der Weg vom physikalischen Prinzip zum kommerziellen Kraftwerk ist lang. Eine Fusionsreaktion selbst lässt sich bereits in kleinen Laboren erzeugen. Die eigentliche Herausforderung liegt darin, einen Reaktor zu bauen, der dauerhaft mehr Energie liefert, als er verbraucht, und der den extremen Belastungen durch Magnetfelder, Hitze und Neutronenstrahlung standhält. Neben dem Reaktordesign selbst müssen Ingenieur:innen also auch Bauteile entwickeln, die diese gewonnene Energie zuverlässig in nutzbaren Strom umwandeln.

Der Fusions-Brutmantel als Schlüsselbauteil

Ein zentrales Bauteil auf diesem Weg trägt den Namen Fusions-Brutmantel. Dabei handelt es sich um eine Auskleidung aus Lithiumlegierung, die den Innenraum der Reaktionskammer eines Tokamaks umgibt. Der Mantel erfüllt zwei Aufgaben gleichzeitig. Er fängt die Energie der bei der Fusion freigesetzten Neutronen ein und wandelt sie in Wärme um, die sich zu Strom weiterverarbeiten lässt. Gleichzeitig erzeugt er neuen Brennstoff für die laufende Reaktion.

Fusionsreaktoren benötigen eine Mischung aus den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium. Deuterium lässt sich verhältnismäßig einfach aus Wasser gewinnen, Tritium hingegen kaum. Mit einer Halbwertszeit von etwa zwölf Jahren kommen auf der Erde zu jedem Zeitpunkt nur rund vier Kilogramm natürliches Tritium vor. Reaktoren müssen ihren Brennstoff deshalb selbst herstellen, indem Neutronen auf Lithium treffen. Im Brutmantel spalten die Neutronen die Lithiumkerne in Helium und Tritium und setzen dabei erhebliche Mengen an Wärmeenergie frei.

Testanlage in San Diego mit breiter Partnerschaft

Die geplante Blanket Component Test Facility soll Brutmantel-Komponenten in voller Baugröße unter realistischen Reaktorbedingungen prüfen. Getestet wird, wie die Bauteile Hitze standhalten und wie viel Tritium sie tatsächlich produzieren. General Atomics entwickelt die Anlage gemeinsam mit dem US-Energieministerium, dem Idaho National Laboratory, der University of California San Diego sowie weiteren Partnern aus Industrie und Wissenschaft. Sollte das Vorhaben aufgehen, stünden für künftige kommerzielle Reaktoren bereits erprobte Brutmäntel zur Verfügung, die die Anlagen bei der Brennstoffversorgung weitgehend unabhängig machen. Für San Diego wäre die Anlage zugleich ein Treffpunkt für Forscher:innen und Ingenieur:innen aus öffentlichen und privaten Einrichtungen, die gemeinsam an der Validierung von Brutmantel-Designs arbeiten.

Kalifornien baut seine Rolle als Fusionsstandort aus

Die Steuergutschrift stammt aus dem California-Competes-Programm des Governor’s Office of Business and Economic Development und soll Investitionen sowie hochwertige Arbeitsplätze im Bundesstaat fördern. San Diego ist bereits Standort der DIII-D National Fusion Facility, der größten Anlage für magnetische Fusionsforschung in den USA, sowie mehrerer universitärer Forschungsprogramme. Zusätzlich hat der Bundesstaat mit dem Senate Bill 80 eine eigene Initiative zur Förderung von Fusionstechnologie geschaffen und mit Senate Bill 86 Steuervergünstigungen auf Fusionstechnologien ausgeweitet. Ein weiterer Gesetzesvorschlag, Senate Bill 925, soll einen strategischen Plan und einen regulatorischen Rahmen für die Fusionsbranche im Bundesstaat festlegen. General Atomics engagiert sich in der Fusionsforschung bereits seit 1957 und zählt zu den führenden Akteuren der internationalen Forschung an Plasmaphysik und Hochfeldmagneten.

via General Atomics