Die Schweiz ist an der Fusionsforschung mit dem europäischen Gemeinschaftsexperiment
JET (Joint European Torus) in Culham, Grossbritannien, aktiv beteiligt. In
Zusammenarbeit mit Kollegen der europäischen Staaten und anderen Ländern,
die am gemeinsamen, von Euratom koordinierten Programm beteiligt sind, erforschen
Experten aus der Schweiz die Kernverschmelzung als sichere, saubere und nahezu
unerschöpfliche Energiequelle für kommende Generationen.
Die Fusion ist die Energiequelle von Sonne und Sternen. Um Fusionsenergie
auf der Erde freizusetzen, muss ein Plasma (ein vollständig ionisiertes
Gas) auf extrem hohe Temperaturen aufgeheizt werden. JET ist eines von mehreren
Fusionsexperimenten weltweit, mit denen Physiker und Ingenieure Plasmen mit
Temperaturen von mehreren hundert Millionen Grad erzeugen, einschliessen und
untersuchen.
JET ist die weltweit grösste Fusionsanlage und die einzige,
die mit dem späteren Brennstoffgemisch Deuterium-Tritium experimentieren
kann. JET hält den Weltrekord von 16 Megawatt erzeugter Fusionsleistung.
Die Anlage ist ideal zum Testen von speziellen, für den Reaktorbau benötigten
Materialien, sowie von Heiz- und Diagnostikeinrichtungen unter realistischen
Fusionsbedingungen.
Das wissenschaftliche Programm von JET und die Beiträge
der europäischen Fusionsforschung im Allgemeinen werden von EFDA (European
Fusion Development Agreement) koordiniert.
Seit 1979 nimmt die Schweiz als vollwertiges Mitglied am europäischen
Forschungprogramm teil, das die Entwicklung eines Kernfusionsreaktors zum Ziel
hat, und seit 1999 ist sie Mitglied der EFDA. Innerhalb der Schweiz ist das
Centre de Recherches en Physique des Plasmas (CRPP) der ETH-L (Eidgenössische
Technische Hochschule Lausanne) mit der Durchführung dieses Forschungsprogramms
betraut. Das CRPP ist seit 1961 in der Forschung auf dem Gebiet der Plasmaphysik
tätig und widmet sich seit 1979 ganz besonders der kontrollierten Kernfusion.
Im Oktober 1994 wurde die Forschungsgruppe in Fusionstechnologie des PSI (Paul
Scherrer Institut, Villigen) ans CRPP angegliedert und somit zu seiner "Zweigniederlassung".
Seither ist die auf die Fusion ausgerichtete Forschung der "Association
Euratom-Confédération Suisse" am CRPP vereinigt. Mehr Information
finden Sie auf der Website http://crppwww.epfl.ch/.
Das CRPP ist Bestandteil der Fakultät für Grundlagenwissenschaften
der ETH-L. Seine Hauptaufgaben ergeben sich aus seiner Stellung als nationales
Kompetenzzentrum für Plasmaphysik. Neben Lehre und Grundlagenforschung
auf dem Gebiet der Plasmaphysik ist dies vor allem die Entwicklung der kontrollierten
Kernfusion im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms (Association
Euratom-Confédération Suisse). Der Tokamak des CRPP, TCV (Tokamak à Configuration
Variable) ist die grösste experimentelle Installation der ETH-L.
Das TCV Forschungsprogramm hat zum Ziel, die Betriebsgrenzen
des Tokamaks auszudehnen, indem in bisher unerforschten Parameterbereichen
nach Arbeitsbedingungen mit verbesserter Leistung und Effizienz gesucht wird
(längere Energieeinschlusszeiten, Verbesserungen im Verhältnis zwischen
thermischer und magnetischer Energie). In systematischen experimentellen und
theoretischen Untersuchungen werden Methoden zur Herstellung von Plasmen mit
elongiertem (vertikal gestrecktem) Querschnitt erarbeitet. Im Laufe der Experimente
konnte eine Vielfalt verschiedener Plasmaformen hergestellt und die Vielseitigkeit
der Maschine unter Beweis gestellt werden. Ausserdem befasst sich ein in der
Welt einzigartiges Programm mit einer Methode basierend auf Elektron-Zyklotron-Wellen,
mit deren Hilfe das Plasma zusätzlich zum Plasmastrom geheizt werden kann.
In Anerkennung seiner Kompetenz auf diesem Gebiet, ist das CRPP europäisches
Testzentrum für auf ECRH basierende Heizmethoden geworden. Die Installation
besteht aus einem 170 GHz Gyrotron von 2MW Leistung, einer Mikrowellen-Uebertragungsleitung
und einer Eichlast. Im Uebrigen beschäftigt sich das CRPP mit einer Spezialstudie
zur Entwicklung eines Prototyps einer Mikrowellen-Emissionsantenne für
ITER.
Die Assoziation Euratom – Schweiz arbeitet aktiv an den experimentellen
Kampagnen auf JET mit. Das CRPP spielte beispielsweise die Hauptrolle in der
Fabrikation der beiden TAE Antennen, wovon eine bereits im Torus von JET installiert
ist. Diese Antennen werden mithelfen, die Physik der im Reaktor durch Alphateilchen
erzeugten Instabilitäten besser zu verstehen und damit die Fähigkeit,
das Verhalten eines brennenden Plasmas vorherzusagen und zu kontrollieren,
erhöhen.
Die Gruppe Fusionstechnologie in der Zweigniederlassung des CRPP am PSI befasst
sich mit Supraleitern und anderen Materialien, die für den Bau von zukünftigen
Grossanlagen, wie z.B. für das internationale Projekt ITER, gebraucht
werden. Mit SULTAN, der Testanlage für Supraleiter am PSI, werden heute
alle für ITER entwickelten Kabel getestet. Darüber hinaus werden
auch die sogenannten Hochtemperatur-Supraleiter auf ihre Tauglichkeit für
einen eventuellen Einsatz als Stromzuführungen für ITER untersucht.
Im Rahmen der Umweltaspekte der Fusion arbeitet das CRPP mit der Industrie
an der Entwicklung von ferritisch-martensitischen Stählen und Titanlegierungen,
die eine schwache Restaktivität besitzen.
Mit SULTAN besitzt das CRPP eine weltweit einzigartige Installation zur Untersuchung
und Charakterisierung der für ITER vorgesehenen supraleitfähigen
Kabel.
Im Hinblick auf die Zukunft bereitet die schweizerische Assoziation auch die
Forschung auf einer erwiterten Basis vor, indem sie sich gemeinsam mit Europa
an IFMIF (International Fusion Materials Irradiation Facility) beteiligt. Es
handelt sich hier um eine Anlage zur Untersuchung der Eignung von strukturellen
Materialien für Fusionsreaktoren. In diesem Umfeld sind auch Verbesserungen
des japanischen Tokamaks vorgesehen, sowie ein internationales Rechenzentrum
zur Analyse der einst mit ITER gewonnenen experimentellen Resultate.
Die herausragenden Ergebnisse von JET zusammen mit der Expertise, die durch
die gemeinsame Nutzung der Anlage gewonnen wurde, ermöglichen Europa eine
Schlüsselrolle bei der Planung der grösseren, weltweit finanzierten
Anlage ITER, die hohe Fusionsleistungen von 500 bis 700 Megawatt erzeugen soll.
Die Fusionsforschung ist eine der bedeutenden und viel versprechenden wissenschaftlichen
Unternehmungen der Schweiz und ihrer Experten. |
