Ein Schritt näher an der Verwirklichung der Kernfusion? General Atomics aus San Diego arbeitet mit einem britischen Unternehmen zusammen

Der in San Diego ansässige Energie- und Verteidigungskonzern General Atomics hat eine Partnerschaft mit Tokamak Energy angekündigt, einem von einer wachsenden Zahl privater Unternehmen, die das enorme, aber bisher schwer fassbare Potenzial der Kernfusion als praktische Quelle sauberer Energie erschließen wollen.

Beamte halten die Vereinbarung für eine natürliche Ergänzung, da Tokamak Energy hochmoderne Hochtemperatur-Supraleitungstechnologie für unglaublich leistungsstarke Magnete im Fusionsprozess entwickelt, während General Atomics weltweit führend bei der Herstellung großer, supraleitender Magnete im großen Maßstab ist.

„Das Wichtigste an dieser Zusammenarbeit ist, dass jeder von uns eine Reihe sich äußerst ergänzender Fähigkeiten und Fachkenntnisse mitbringt“, sagte Anantha Krishnan, Senior Vice President der Energiegruppe bei General Atomics.

General Atomics „hat eine Erfolgsgeschichte und eine sehr lange Tradition im Bereich der Kernfusion“, sagte Warrick Matthews, Geschäftsführer von Tokamak Energy, in einem Ferninterview vom Hauptsitz des Unternehmens im Vereinigten Königreich aus. „Sie kennen sich wirklich aus.“

Tokamak Energy hat seinen Namen von dem Tokamak-Gerät, in dem mehrere Sätze von Elektromagneten Plasma – überhitztes Wasserstoffgas – formen und einschließen. Um die für die Energieerzeugung notwendigen Fusionsbedingungen zu erreichen, erhitzen Tokamaks das Gas auf Temperaturen, die zehnmal höher sind als die des Sonnenmittelpunkts.

Tokamak Energy bezeichnet sich selbst als das einzige private Fusionsunternehmen mit mehr als zehn Jahren Erfahrung in der Planung, dem Bau und dem Betrieb privater Tokamaks.

General Atomics wiederum betreibt im Auftrag des US-Energieministeriums den DIII-D (ausgesprochen „dee-drei-dee“), den größten Tokamak in den USA.

General Atomics leistet auch einen wichtigen Beitrag zu ITER, einer riesigen, multinationalen Fusionsanlage, die in Frankreich im Bau ist und die beweisen soll, ob Fusionstechnologie kommerziell rentabel sein kann. Das Unternehmen fertigt und versendet die Module, aus denen der stärkste Magnet der Welt besteht – ein sogenannter Zentralmagnet –, der in das Herzstück der ITER-Anlage eingesetzt wird.

Das von General Atomics und Tokamak Energy unterzeichnete Memorandum of Understanding beinhaltet auch den Austausch von Forschung und Know-how zu Magneten und Hochtemperatur-Supraleitungstechnologien für Anwendungen in anderen Bereichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Verteidigung (Schiffsantrieb mit Magnetantrieb), Luft- und Raumfahrt (z (z. B. der Antrieb von Flugzeugen mit Wasserstoff) und in der Medizin (z. B. der Einsatz von Magneten zur Beseitigung von Tumoren).

„Deshalb bin ich gespannt, was wir mit dieser Partnerschaft erreichen können“, sagte Matthews.

Die Kernfusion unterscheidet sich von der Spaltung, einem Prozess, der in kommerziellen Kernkraftwerken wie dem inzwischen stillgelegten Kernkraftwerk San Onofre eingesetzt wird. Durch die Spaltung werden die Kerne von Atomen gespalten, um Energie zu erzeugen, während durch die Fusion Wasserstoffkerne kollidieren und zu Heliumatomen verschmelzen, die unglaubliche Energiemengen freisetzen – was im Wesentlichen die Kraft der Sonne nachbildet.

Seit den 1950er Jahren versuchen Wissenschaftler, die Fusionstechnologie nutzbar zu machen und auf kommerzielle Kraftwerke anzuwenden.

Krishnan sieht in der Zusammenarbeit zwischen General Atomics und Tokamak Energy einen Schritt zur Verwirklichung der Fusionsenergie.

„Der Zusammenschluss dieser beiden Organisationen wird den Prozess eindeutig beschleunigen“, sagte er, und dazu beitragen, dass „wir endlich die Magnete produzieren, die das Ziel erreichen.“

Die Kernfusion emittiert keine Treibhausgase, hinterlässt keinen langlebigen Atommüll und sollte während des Fusionsprozesses eine Störung auftreten, kühlt das Plasma innerhalb von Sekunden ab und die Reaktion stoppt, wodurch das Risiko einer Kernschmelze oder eines Unfalls wie in Fukushima verhindert wird. Japan.

Allerdings gibt es bei der Kernfusion auch einige Skeptiker, die bezweifeln, dass die Technologie jemals so weit ausgenutzt werden kann, dass ein kommerzielles Kraftwerk kosteneffektiv sein kann. Es gibt einen langjährigen Witz, dass die Fusion immer 30 Jahre entfernt sei.

„Ich bin davon überzeugt, dass es nicht mehr 30 Jahre dauern wird“, sagte Matthews von Tokamak Energy. „Wir haben es von einem grundlegenden, unmöglichen wissenschaftlichen Problem zu einem technischen Problem gemacht. Und wir können technische Probleme lösen, um die Fusion zu ermöglichen.“

In einer separaten Entwicklung war Tokamak Energy Anfang dieser Woche eines von acht Unternehmen, die zusammen 46 Millionen US-Dollar vom Energieministerium für die Entwicklung von Fusionskraftwerken erhielten. Die Biden-Regierung hat sich zum Ziel gesetzt, innerhalb eines Jahrzehnts eine Fusion im Pilotmaßstab durchzuführen.

Matthews wollte die Höhe der Prämie, die Tokamak Energy erhalten hat, nicht bekannt geben, sagte aber, sie liege im „einstelligen Millionenbereich“.

Zu den acht Unternehmen, die Zuschüsse erhalten, gehört Xcimer Energy mit Sitz in Redwood City in der Bay Area. Das Unternehmen sagte, es habe 9 Millionen US-Dollar erhalten. Anstelle von Hochleistungsmagneten konzentriert sich Xcimer auf den Einsatz von Lasern im Fusionsprozess.

Der Laser-Trägheitseinschluss sorgte im vergangenen Dezember für internationale Schlagzeilen, als Forscher der National Ignition Facility im Lawrence Livermore National Lab zum ersten Mal „Nettoenergie“ durch Kernfusionsreaktion erzeugten.

Etwa 192 Laser zielten auf ein diamantbeschichtetes Ziel von etwa der Größe eines Pfefferkorns, erhitzten es auf mehr als 3 Millionen Grad Celsius (mehr als 5,4 Millionen Grad Fahrenheit) und erzeugten mehr Energie, als die Laser abgegeben hatten.

General Atomics unterstützte den Laserschuss, indem es bei der Herstellung des Ziels und anderer Komponenten des Experiments half.

Und General Atomics wird mit Xcimer Energy bei seiner Fusionsforschung beim Entwurf und Bau des Ziels und anderen Aspekten der Laserexperimente zusammenarbeiten.

„Es passiert auf kontinuierliche, sich wiederholende Weise. Es ist, als würde man mit einem Maschinengewehr schießen“, sagte Mike Farrell, Vizepräsident der Inertial Fusion Technologies Division bei General Atomics.

„Die Idee besteht darin, das Ziel zu erzeugen, es mit Energie zu versorgen und es dann an den vorgesehenen Laserinteraktionspunkt zu bringen, der sich in einer Kammer befindet“, sagte Farrell, „und diese Kammer ist wie ein Kraftwerk. Sie sammelt.“ die erzeugte Wärme und wandelt die Wärme dann in Dampf um, genau wie es ein normales Kraftwerk tun würde.

Die Magnetfusion wird seit Jahrzehnten von der Regierung gefördert, aber die Nachrichten aus der National Ignition Facility vom letzten Dezember haben Aufmerksamkeit und Geld für die Forschung im Bereich der Trägheitsfusionsenergie gelenkt, was zu einer freundschaftlichen Rivalität geführt hat, sagte Farrell.

„Die Fusionsgemeinschaft hat die gleiche Mission im Sinn“, sagte Farrell. „Der Weg dorthin wird unterschiedlich sein, aber wir alle wollen, dass die Kernfusion gedeiht, weil wir der Meinung sind, dass sie die richtige Energiequelle ist – und jeden Tag beweist die Sonne, dass sie funktioniert.“

Krishnan vergleicht das Bestreben, die Kernfusion zu einer praktischen Energiequelle zu machen, mit John F. Kennedys Versprechen aus dem Jahr 1962, Astronauten zum Mond zu schicken und sie sicher zur Erde zurückzubringen.

„Letztendlich wird es davon abhängen, wie sehr wir die Fusion wollen“, sagte Krishnan. „Wenn wir es unbedingt wollen, denke ich, dass wir in den nächsten zehn Jahren ein Fusions-Pilotanlagenkonzept erfolgreich demonstrieren werden und bis Ende der 2030er Jahre, beginnend in den 2040er Jahren, tatsächliche Fusionskraftwerke in den USA in Betrieb haben können.“ Aber das ist mit einem großen „Wenn“ verbunden – wenn ausreichende Ressourcen bereitgestellt werden.“