Fusion Reactor

Hintergrund

ITER (ursprünglich ein Akronym für International Thermonuclear Experimental Reactor, und bedeutet auf Lateinisch auch ‚der Weg‘ oder ‚der Pfad‘) ist ein internationales Kernfusionsforschungs- und Ingenieurprojekt. Die erste internationale Zusammenarbeit begann 1978 mit dem International Tokamak Reactor (INTOR), der vier Partner hatte: die Sowjetunion, die Europäische Atomgemeinschaft, die USA und Japan. Das INTOR-Projekt stockte, bis Michail Gorbatschow das Interesse an einem gemeinsamen Fusionsprojekt bei einem Treffen mit dem französischen Präsidenten François Mitterrand im Oktober 1985 wiederbelebte; die Idee wurde im November 1985 auf dem Genfer Gipfel mit Ronald Reagan weiterentwickelt. Am 21. November 2006 vereinbarten die sieben Projektpartner formell die Finanzierung eines Kernfusionsreaktors. ITER wird von sieben Mitgliedsparteien finanziert und betrieben: China, der Europäischen Union (EU), Indien, Japan, Russland, Südkorea und den USA. Unmittelbar nach dem Brexit nahm das Vereinigte Königreich bis September 2023 weiterhin über das EU-Programm Fusion for Energy (F4E) teil. Die Schweiz nahm bis 2021 über Euratom und F4E teil, wird aber nach anschließenden Verhandlungen mit der EU voraussichtlich 2026 wieder beitreten. ITER hat auch Kooperationsabkommen mit Australien, Kanada, Kasachstan und Thailand. Der Bau des ITER-Komplexes in Frankreich begann 2013, die Montage des Tokamaks begann 2020. Das ursprüngliche Budget betrug knapp 6 Milliarden Euro, aber die Gesamtkosten für Bau und Betrieb werden auf 18 bis 22 Milliarden Euro geschätzt; andere Schätzungen beziffern die Gesamtkosten auf 45 bis 65 Milliarden US-Dollar, obwohl diese Zahlen von ITER bestritten werden. Unabhängig von den endgültigen Kosten wurde ITER bereits als das teuerste wissenschaftliche Experiment aller Zeiten, das komplizierteste Ingenieurprojekt der Menschheitsgeschichte und eine der ehrgeizigsten menschlichen Kooperationen seit der Entwicklung der Internationalen Raumstation und des Large Hadron Collider beschrieben.

Leserleitfaden

Eines der Hauptziele von ITER ist es, einen Zustand des ‚brennenden Plasmas‘ zu erreichen. Brennendes Plasma ist der Zustand des Plasmas, wenn mehr als 50 % der für die Plasmaheizung erhaltenen Energie aus Fusionsreaktionen stammt (nicht aus externen Quellen). Kein Fusionsreaktor hatte ein brennendes Plasma erzeugt, bis das konkurrierende NIF-Fusionsprojekt diesen Meilenstein am 8. August 2021 mittels Trägheitseinschluss erreichte. Bei höheren QDT-Werten werden zunehmend größere Teile der Plasmaheizleistung durch Fusionsreaktionen erzeugt. Dies reduziert die benötigte Leistung externer Heizsysteme bei hohen QDT-Werten. Je größer ein Tokamak ist, desto mehr durch Fusionsreaktionen erzeugte Energie bleibt für die interne Plasmaheizung erhalten (und desto weniger externe Heizung ist erforderlich), was auch seinen Q-Wert verbessert. So plant ITER die Skalierung seines Tokamak-Reaktors. ITER wird keinen Strom erzeugen. Die Stromerzeugung aus thermischen Quellen ist ein bekannter Prozess, und ITER wird nicht mit signifikanter Fusionsleistung kontinuierlich laufen. Das Hinzufügen einer Stromerzeugung zu ITER würde die Kosten des Projekts erhöhen und keinen Mehrwert für Experimente am Tokamak bringen. Die DEMO-Klasse-Reaktoren, die ITER folgen sollen, sind dazu bestimmt, die Netto-Stromerzeugung zu demonstrieren.

Wussten Sie schon?

• Das beste in einem Tokamak erzielte Ergebnis ist Q = 0,67 im JET-Tokamak.
• Das beste für die Fusion insgesamt erzielte Ergebnis ist Q = 4,13, erreicht in einem Trägheitsfusions-Experiment der National Ignition Facility im April 2025.