Neues JET-Programm entscheidend für die Zukunft der Fusionsforschung

Am CCFE ist der Startschuss für ein neues wissenschaftliches Programm gefallen, das EUROfusion aufgelegt hat, um die weltweit einzigartigen Eigenschaften der europäischen Fusionsforschungsanlage JET weiter auszuschöpfen.

JET wurde vor allem durch das Auskleiden seiner Innenwand mit Beryllium und Wolfram soweit aufgerüstet, dass es die Anlage de facto zu einer Miniaturversion von ITER, dem internationalen Fusionsreaktor der nächsten Generation, macht. Damit nähert sich JET wie keine andere bestehende Anlage den ITER-Betriebsbedingungen an.

Das neue wissenschaftliche JET Programm (auch als „Kampagne“ bezeichnet) markiert den Höhepunkt umfangreicher technischer und wissenschaftlicher Weiterentwicklungen seit der Installation der „ITER-ähnlichen“ Innenwand im Jahr 2010. Es folgten eine neue und verbesserte Diagnostik sowie ein umfangreiches Upgrade der Neutralteilcheninjektionsheizung.

Tritium-Experimente sind für ITER von entscheidender Bedeutung

Für das Jahr 2020 geplante Deuterium-Tritium-Experimente (DT-Experimente) in JET sind der Schlüssel zur Entwicklung wissenschaftlicher Konzepte, die ITER zum Erfolg verhelfen werden. Außerdem werden sie JET-Physikern und -Ingenieuren wichtige Erfahrungswerte für den Tokamakbetrieb mit Tritium liefern.

Dazu sagt Joelle Mailloux, Taskforce-Leiterin für JET Tokamak Science: „Das experimentelle Programm ist in fünf Phasen unterteilt. Es begann im Juni mit einer Deuteriumkampagne. Diese konzentrierte sich darauf, Plasmen auf die Ziele der Deuterium-Tritium-Kampagne auszurichten.

Im Anschluss daran werden 2020 eine Wasserstoffkampagne und eine Tritiumkampagne zur Untersuchung des Einflusses der Isotopenmasse auf wichtige plasmaphysikalische Mechanismen wie Plasma-Wand-Wechselwirkungen und Energietransport folgen. Daran schließt sich die DT-Kampagne (DTE2) an.

Eine Deuteriumkampagne zum Reinigen des Tritiums aus der ersten Wand von JET wird die Versuchsphase abschließen. Wir erwarten, dass uns diese Experimente unvergleichlich wertvolle  Informationen vor dem DT-Betrieb von ITER liefern werden.“

Eine einmalige Gelegenheit

Bis ITER im Jahr 2035 mit Tritium betrieben werden wird, sind die Experimente mit Tritium und Deuterium-Tritium bei JET die einzige Möglichkeit für Fusionswissenschaftler, die Physik zu verstehen, die diesen Plasmen zugrunde liegt. Diese Experimente sind für ITER und später für DEMO, den Prototyp eines Fusionskraftwerks, wegweisend.

Das wissenschaftliche Programm wird von einem großen, multi-disziplinären Team durchgeführt. Es besteht aus circa 450 Wissenschaftlern aus 29 europäischen Forschungseinrichtungen, einschließlich des CCFE (The Culham Centre for Fusion Energy).

„Die einzigartigen T- und DT-Kampagnen werden auf großes internationales Interesse stoßen. Mehr als 70 Wissenschaftler von ITER und den ITER-Partnern (hauptsächlich aus USA, Japan, Russland und Korea) werden am JET-Programm teilnehmen“, so Mailloux weiter.

„JET trägt damit nicht nur dazu bei, einzigartige wissenschaftliche Ergebnisse zu generieren, sondern auch dazu, die weltweite Erfahrung in der Arbeit mit Tritium im Bereich Kernfusion zu erhalten. Beides ist entscheidend für die Vorbereitung auf ITER und DEMO.“


Warum DT?

Um in zukünftigen kommerziellen Fusionskraftwerken einen großen Energie-Output zu erreichen, werden schwere Wasserstoffkerne – in diesem Fall Deuterium und Tritium – als Fusionskraftstoff eingesetzt. Da Tritium rar und radioaktiv ist, wird es in Fusionsexperimenten kaum verwendet. Die meisten Plasmen bestehen aus Deuterium. Obwohl Wissenschaftler die Leistung von DT-Plasmen durch Hochrechnung vorhersagen können, ist die Möglichkeit, experimentell DT-Mix einzusetzen, überaus wertvoll. Weil JET mit Tritium betrieben werden kann und seine Betriebsbedingungen denen von ITER ähneln, ist das neue wissenschaftliche Programm also von erheblicher Bedeutung für die Entwicklung künftiger Fusionsreaktoren.

Am JET-Programm werden mehr als 70 Wissenschaftler von ITER und aus ITER-Partnerländern teilnehmen.

Joelle Mailloux