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Die jüngsten Ergebnisse des Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben neue Einblicke in die Nutzung von supraleitenden Magneten in Kernfusionsreaktoren geliefert. Diese Erkenntnisse sind entscheidend, um die Bedenken hinsichtlich der Strahlungsschäden zu zerstreuen, die bisher als Haupthindernis für die Entwicklung der Fusionsenergie galten. Die Fusion, oft als heiliger Gral der Energie bezeichnet, rückt damit näher an ihr Versprechen, eine nachhaltige und nahezu unbegrenzte Energiequelle zu bieten. In diesem Artikel werden die Auswirkungen dieser Ergebnisse und ihr potenzieller Einfluss auf die globale Energiezukunft untersucht.

Die Rolle der supraleitenden Magnete in der Fusion

Supraleitende Magnete mit hoher Temperatur, die aus Barium-Kupfer-Oxid und seltenen Erden (REBCO) bestehen, sind für die Entwicklung von Fusionskraftwerken von entscheidender Bedeutung. Diese Magnete erzeugen starke Magnetfelder, die notwendig sind, um das extrem heiße Plasma zu binden, in dem die Fusionsreaktionen stattfinden. Bei diesen Reaktionen verschmelzen zwei Wasserstoffatome zu Helium, wobei Energie freigesetzt wird.

Zunächst gab es Zweifel an der Fähigkeit dieser Magnete, ihre Effizienz angesichts der im Inneren der Fusionsreaktoren emittierten Neutronenstrahlung aufrechtzuerhalten. Diese Bedenken beruhten auf der potenziellen Schwächung des kritischen Stroms der Magnete, was die Effizienz der Kraftwerke hätte beeinträchtigen können. Die MIT-Studie lieferte jedoch klare Beweise dafür, dass der gefürchtete Effekt, bekannt als „beam on effect“, kein Hindernis für die Entwicklung der Fusionsenergie darstellt.

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Ursprüngliche Sorgen über den „beam on effect“

Die ersten Experimente am MIT zeigten einen unerwarteten Rückgang des kritischen Stroms der REBCO-Bänder unter Bestrahlung. Diese alarmierende Entdeckung warf Fragen über die Wirksamkeit von Fusionsreaktoren auf. Laut Alexis Devitre, einem Absolventen des MIT, war der Stromabfall ein Schock für das Team und stellte die Machbarkeit der Fusionsmagnete infrage.

Der beobachtete Rückgang von bis zu 30 % während der Bestrahlung führte zu Fragen über die tatsächliche Fähigkeit der Fusionsreaktoren, effizient zu arbeiten. Diese Situation veranlasste die Forscher, intensiv nach den zugrunde liegenden Ursachen für dieses unerwartete Phänomen zu suchen.

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Aufdeckung der wahren Ursachen

Um dieses Rätsel zu lösen, führte das Forschungsteam des MIT unter der Leitung der Professoren Michael Short, Dennis Whyte und Zachary Hartwig eine Reihe sorgfältig kontrollierter Experimente durch. Sie stellten fest, dass die Unterdrückung des kritischen Stroms nicht durch Neutronenbeschuss verursacht wurde, sondern durch eine einfache Erwärmung durch den bei den Tests verwendeten Ionenstrahl.

Die Forscher wiederholten ihre Experimente mehrfach und sammelten über tausend Datenpunkte. Die Ergebnisse waren unabhängig davon konsistent, ob die Magnete nur erhitzt oder erhitzt und bestrahlt wurden. Dies zeigte, dass der „beam on effect“ nicht auf Strahlungsschäden zurückzuführen war, sondern eher auf eine vorübergehende Erwärmung, ein Phänomen, das in Fusionskraftwerken mit vorhandenen Kühlsystemen nicht auftreten wird.

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Fortschritte auf dem Weg zu einer praktikablen Fusionsenergie

Diese Entdeckung bietet den Unternehmen, die an Fusionsenergie arbeiten, eine wertvolle Sicherheit. Laut Professor Short ermöglicht die Bestätigung der Unbedenklichkeit dieses Effekts den Unternehmen, mit Zuversicht voranzuschreiten. Diese Fortschritte beschränken sich nicht nur auf die Fusion, sondern erstrecken sich auch auf andere Bereiche, die REBCO-Magnete verwenden, wie die Satellitenantriebe und Teilchenbeschleuniger.

Die Forscher konzentrieren sich nun auf Langzeitstudien zur Bewertung der Widerstandsfähigkeit der Magnete gegenüber einer längeren Strahlenexposition. Durch die Beseitigung dieses wichtigen Risikofaktors können Wissenschaftler nun ihre Bemühungen auf die wesentlichen Herausforderungen konzentrieren, um die Fusionsenergie zu realisieren und die Menschheit näher an eine praktische und nachhaltige Energiequelle zu bringen.

Während die MIT-Studie ein großes Hindernis für die Kernfusion beseitigt, bleiben viele Fragen offen. Welche zukünftigen Innovationen werden unsere Herangehensweise an erneuerbare und nachhaltige Energien transformieren?

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