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ITER
Standort von ITER in Südfrankreich
Die 35 teilnehmenden Länder

ITER ist ein internationales Verbundprojekt mit dem Ziel, die wissenschaftliche und technische Machbarkeit von Kernfusion wenn Energiequelle auf der Erde. Die aktuellen Partner im ITER-Projekt sind die Europäische Union, es Vereinigtes Königreich, Japan, Südkorea, China, Indien, das Vereinigte Staaten und der Russische Föderation (33 Länder). Iter ist Latein und bedeutet die Reise, Reise und als Abkürzung steht es für "ichInternational thermonuklear EExperimental- Reactor". Der Kooperationsvertrag wurde im Oktober 2007 unterzeichnet und der Bau des Projekts neben dem Kadarache-Forschungszentrum in der südfranzösischen Gemeinde Saint-Paul-les-Durance 2013 gestartet. Die ersten Plasmatests werden 2025 erwartet und die realen Fusionsexperimente 2035.

Geschichte

Modell eines achten Abschnitts des ITER-Testreaktors.
1 Gehäuse
2 Primärwicklungen des Transformators
3 Eingangstore zur Plasmakammer
4 toroidale Plasmakammer
5 Wandmodule
6 Einfahrtstor für verschiedene Zwecke
7 zentrales Konstruktionselement
8 Personen zum Maßstab
9 Weiche für Gasentladung
10 Maschinenmittellinie

Die ITER-Zusammenarbeit begann 1985 auf Anregung von Gorbatschow beim Genfer Gipfel mit Reagan. Das Sovietunion, die USA, Japan und die Europäische Union haben eine Partnerschaft unter der Überschrift des IAEA. Die Vereinigten Staaten, die sich 1999 aus dem ITER-Projekt zurückgezogen hatten, kehrten Anfang 2003 zurück. China und Südkorea sind seit 2003 bei ihnen. Indien ist seit Dezember 2005 Mitglied. Kanada war bis 2004 Mitglied, schied aber aus, als ihr Standort wegfiel.

Vier Länder haben einen Standort für die Gründung von ITER angeboten: Frankreich, Spanien, Kanada und Japan. Nach einem Auswahlverfahren blieben zwei Standorte übrig: Kadarache in Frankreich und Rokkasho-mura in Japan. Europa und Japan konnten sich jedoch nicht einigen und beide Standorte wurden von den damals sechs teilnehmenden Ländern gleichermaßen unterstützt. Im Juni 2005 wurde schließlich beschlossen, den Reaktor in Cadarache zu bauen, im Gegenzug kann Japan einen größeren Teil der Mitarbeiter des Projekts stellen.

Operation

Kernreaktion zwischen Deuterium und Tritium, die in einem Fusionsreaktor stattfindet

Das ursprüngliche Design der ITER-Maschine sah eine Fusionsleistung von 1,5 Gigawatt thermisch vor, vergleichbar mit der eines zukünftigen kommerziellen Kraftwerks. Auf Wunsch der ITER-Partner nach einer erheblichen Kostensenkung wurde das ITER-Design auf eine 500-Maschine verkleinertMegawatt (MW). Der endgültige Entwurf wurde 2001 genehmigt. Die Gesamtbaukosten belaufen sich auf rund 5 Milliarden Euro, verteilt auf zehn Jahre.

Heutige Fusionsexperimente wie JET (Culham, England), JT-60 (Naka, Japan), TFTR (Princeton, 1997 geschlossen) und die kleineren europäischen Maschinen haben viel Wissen über die Technologie und Physik der Kernfusion geliefert. Der nächste Schritt besteht darin, die Physik des Verschmelzens zu verstehen Plasmas auf der Skala von a Kraftwerk und die Technologie zu testen, die die Fusion als sichere und zuverlässige Energiequelle verfügbar macht. Durch Senden eines elektrischen Stroms durch Primärwicklungen (siehe Abbildung und auch Transformator) wird ein elektrisches Feld im toroidförmig Vakuumkammer induziert (5), in der eine Mischung aus Deuterium und Tritium Niederdruck ist erlaubt. Der größte Teil dieses Gasgemisches wird zu einem Plasma wegen der sekundär Strom (bis zu 15 Megaampere), der in diesem Plasma fließt. Um den Torus ist ein Ring aus supraleitende Magnete (4) erstellt. Die geladenen Teilchen im Plasma (Deuterium und TritiumKerne und Elektronen) rotieren mit großer Geschwindigkeit um die magnetischen Feldlinien und kollidieren und verschmelzen miteinander. Dazu gehören hochenergetische Neutronen kostenlos. Das Magnetfeld dient auch dazu, das Plasma von der toroidalen Wand (dem „Mantel“) freizuhalten. In ITER werden beispielsweise Shell-Module getestet (5) für die Tritiumproduktion und zum Sammeln der insbesondere von den schnellen Neutronen freigesetzten Wärme in der Ringwand. Die Neutronen haben keine Ladung und werden daher nicht vom Magnetfeld eingeschlossen. Um diese Ziele zu erreichen, wird ITER viel größer sein als der größte Strom tokamak: JET. Dieses Extrapolation ist möglich aufgrund der soliden Grundlage, die durch die verschiedenen internationalen Experimente gelegt wurde, und einer gründlichen Kenntnis der physikalischen Grundlagen des Tokamaks.

Technische Spezifikationen

Tokamak mit Plasma

ITER wird eine Tokamak-Maschine mit einer Fusionsleistung von 500 MW thermisch und einer Eingangsleistung (in Form von Plasmaheizung) von 50 MW sein, so dass die Energiemultiplikation Q=10 beträgt. Die gesamte Maschine verbraucht während eines Laufs 300 MW. Die Dauer (Einschlusszeit) des Plasmas beträgt 500 Sekunden, die mit fortgeschritteneren Techniken auf etwa 3000 Sekunden verlängert werden kann. ITER ist etwa 24 Meter hoch und 34 Meter im Durchmesser und das Plasmavolumen beträgt 850 m8503, das ist fast 10 mal mehr als die Lautstärke bei der Gemeinsamer europäischer Torus. Der Radius des Torus beträgt etwa 6 Meter und die Plasmakammer ist etwa 8 Meter hoch.

Technische Herausforderungen

Einige technische Aspekte befinden sich noch in der Entwicklung. Die wichtigsten davon betreffen die lokale hohe Wärmebelastung des Reaktionsraums. Insbesondere an der Weiche, am Boden der Reaktionskammer, ist die Wärmebelastung so hoch (ca. 10MW/m2), dass an unkonventionellen Lösungen gearbeitet wird, wie zum Beispiel Konstruktionen mit Wolfram und Graphit. Ein weiterer Aspekt ist die komplexe Form des Reaktorinneren, die hohe Anforderungen an die Wartung mit einem Roboterarm stellt.

Bauen

ITER während des Baus im Jahr 2018

Im Jahr 2006, nach vielen Meinungsverschiedenheiten zwischen den internationalen Partnern, wurde der südfranzösische Ort Kadarache ausgewählt, in der Nähe eines französischen Kernforschungszentrums. Ein 42 Hektar großes Areal wurde nun vorbereitet und im August 2010 wurde mit dem Bau begonnen. Im Jahr 2014 waren rund 1.400 Menschen im Baugewerbe tätig, im Zeitraum 2018-2019, als die Arbeit ihren Höhepunkt erreichte, waren es rund 5.000. Die ersten Plasmaexperimente werden um 2025 erwartet.

Kritik

Eine Reihe von Fusionsforschern, darunter Eric Lerner und Robert Bussard, haben ITER dafür kritisiert, dass er Forschungsgelder verschlingt, die ihrer Meinung nach besser hätten ausgegeben werden können.[1][2]Die Kritik konzentriert sich vor allem auf die großen technischen Probleme sowie die hohen Kosten dieser Form der Energiegewinnung. Kritisiert wurde auch die angebliche Zurückhaltung einiger ITER-Forscher, sich diesen Problemen zu stellen, da ihre Jobs und Karrieren von den Geldern abhängen, die für die Tokamak-Forschung zur Verfügung gestellt werden.[2]Auf der anderen Seite starten Länder wie China und Südkorea nun ihr eigenes nationales Programm für den Nachfolger von ITER, das oft als DEMO bezeichnet wird (DEMONstrationskraftwerk).

Externe Links

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