Japanisch-europäische Anlage       

Parallel zum Aufbau des internationalen Testreaktors ITER im französischen Cadarache arbeiten seit sechs Jahren zwei der sieben ITER-Partner – Europa und Japan – gemeinsam an der Montage der deutlich kleineren Fusionsanlage JT-60SA. Standort dieses ITER-Begleiters ist das japanische „National Institute for Quantum and Radiological Science and Technology“ in Naka. Die Montage wird demnächst abgeschlossen; die Betriebsvorbereitungen sollen nächstes Jahr beginnen.

Blick in die Montagehalle (Foto: QST)

Mit einem Volumen von 130 Kubikmetern wird JT-60SA zwar nur auf ein Sechstel des ITER-Plasmas kommen, erreicht jedoch leicht die Kenngrößen des Joint European Torus JET, der zurzeit größten Fusionsanlage weltweit. Der vor gut 30 Jahren in Betrieb genommene JET hat bereits gezeigt, dass sich durch Kernverschmelzung in einem heißen, durch magnetische Felder eingeschlossenen Plasma Energie gewinnen lässt: Erzeugt wurde eine Fusionsleistung von 13 Megawatt; 65 Prozent der aufgewendeten Heizleistung wurde dabei per Fusion zurückgewonnen. Für einen Nettogewinn an Energie ist das JET-Plasma allerdings zu klein. Dies ist die Aufgabe des Experimentalreaktors ITER, der 500 Megawatt Fusionsleistung erzeugen soll – zehnmal mehr, als zur Aufheizung des Plasmas verbraucht wird.

JT60-SA im Entwurf (Grafik: Daniel Duglue, F4E)

Anders als JET und ITER, die mit Plasmen in der Kraftwerksmischung aus Deuterium und Tritium arbeiten können, wird sich JT-60SA – wie alle übrigen Fusionsanlagen weltweit – auf Modellplasmen aus leichtem Wasserstoff und Deuterium beschränken. Stattdessen ist es Aufgabe von JT60-SA, den Testreaktor ITER zu ergänzen und die Datenbasis für ein späteres Demonstrationskraftwerk zu vergrößern. Deutlich vor dem ITER-Start will man bis zu hundert Sekunden lange Hochleistungs-Plasmapulse untersuchen, wozu die Anlage mit supraleitenden Magnetspulen ausgerüstet ist, in denen der Strom nahezu verlustfrei fließt. „Weltweit wird es neben JT-60SA keine weitere Maschine dieser Größe geben“, sagt Professor Hartmut Zohm vom Garchinger Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, „die lange andauernde, d.h. quasi stationäre Reaktorplasmen für ein künftiges Demonstrationskraftwerk untersuchen kann. Die Plasmapulse des JET sind – wegen seiner Magnetspulen aus Kupfer – nicht lang genug.“

Der Kryostat wurde beim Hersteller vormontiert (Foto: CIEMAT)

Der internationalen Projektgruppe von JT-60SA arbeiten ein japanisches Team mit Sitz in Naka und ein europäisches Team in Garching zu. Sie überwachen die Herstellung und Zulieferung der Bauteile, die in Europa und Japan gefertigt wurden. Die Montage begann 2013 mit dem ersten großen Bauteil, der in Spanien hergestellten Grundplatte des Kryostaten. In dieses thermische Isoliergefäß wurden dann in Japan gefertigte horizontale Magnetspulen eingebaut, die beim späteren Betrieb mit flüssigem Helium auf Supraleitungstemperatur abgekühlt werden. 2018 war das in Japan entstandene Plasmagefäß fertiggestellt, es folgten die achtzehn großen, in Europa hergestellten Hauptmagnete und ihre Stützstruktur. Der Kryostat-Deckel, mit dessen Aufsetzen der Maschinenkern eingeschlossen ist, wird noch in diesem Jahr erwartet.  

imi