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Wie soll ein Kraftwerk funktionieren?Das interaktive Flash-Movie führt ein in die Grundlagen der Fusion.

Fusion 21

Wie soll ein Kraftwerk funktionieren?
Das interaktive Flash-Movie führt ein in die Grundlagen der Fusion.

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Aufbau und Funktion

Ein Fusionskraftwerk wird schalenförmig aufgebaut sein. Im Zentrum liegt das energieliefernde Fusionsplasma.


Das künftige Fusionskraftwerk wird schalenförmig wie eine Zwiebel aufgebaut sein: Das ringförmige Plasma im Zentrum ist umgeben von einer so genannten „ersten Wand“, dann dem „Blanket“ und dem Vakuumgefäß, auf das die Magnetfeldspulen aufgefädelt sind. Wegen der bei Tieftemperatur arbeitenden supraleitenden Magnete ist der gesamte Kern in einem Kryostaten eingeschlossen.

In der ringförmigen Brennkammer wird das heiße Deuterium-Tritium-Plasma durch Magnetfelder von der "ersten Wand" ferngehalten. Bis zur Zündung führt eine Startheizung dem Plasma für einige Sekunden eine Leistung von 50 bis 100 Megawatt zu. Die schnellen Heliumkerne, die bei den nun einsetzenden Fusionsreaktionen entstehen, sind als geladene Teilchen im Magnetfeld gefangen und geben ihre Energie über Teilchenstöße an das Plasma ab. Schließlich kann die äußere Heizung nahezu abgeschaltet werden; das Plasma hält die Fusionstemperaturen per Selbstheizung aufrecht.

Der Divertor entfernt die Helium-"Asche" laufend aus dem Plasma, um ein Erlöschen des Fusionsfeuers zu verhindern. Die elektrisch neutralen Neutronen dagegen können den Magnetfeldkäfig ungehindert verlassen. Sie prallen auf das "Blanket", einen das Plasmagefäß umgebenden Mantel, und erzeugen hier aus Lithium den Fusionsbrennstoff Tritium. Er wird aufgesammelt und über Zwischenspeicher dem Plasma zusammen mit Deuterium wieder zugeführt. Etwa 20 Gramm Tritium und 13 Gramm Deuterium pro Stunde wird ein 1000 Megawatt-Kraftwerk verbrauchen.

Im Blanket wird außerdem die Energie der Neutronen aufgenommen: Die schnellen Teilchen werden im Blanketmaterial abgebremst, das sich so erwärmt. Diese Wärmeenergie wird dann durch ein Kühlmittel über einen Wärmetauscher zu Turbine und Generator transportiert, wo die Wärmeenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Das Blanket ist von einer Hülle umgeben, die Magnete, Heizapparaturen und die übrige Umgebung vor Strahlung und Neutronen abschirmt. Den gesamten Kraftwerkskern umgibt schließlich eine äußere Sicherheitshülle.



Aufbau eines Fusionskraftwerks vom Typ Tokamak Bild vergrößern
Aufbau eines Fusionskraftwerks vom Typ Tokamak
 
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