Chinas Wunderstahl: „Diese Technologie revolutioniert die Kernfusion“ – Experten verblüfft über bahnbrechende Entwicklungen in der Energiewelt

Die Entwicklung von Materialien für die Kernfusion stellt Wissenschaftler weltweit vor große Herausforderungen. Der extremen Bedingungen, die in Fusionsreaktoren herrschen, erfordern Materialien, die sowohl hohen magnetischen Feldern als auch extrem niedrigen Temperaturen standhalten können. China hat nun mit der Einführung des „China high-strength low-temperature steel No 1“ (CHSN01) einen bedeutenden Fortschritt gemacht. Diese speziell entwickelte Legierung wurde in der Konstruktion des ersten Fusionskraftwerks der Welt eingesetzt und markiert einen Wendepunkt sowohl in der Materialwissenschaft als auch in der Fusionsforschung.

China’s fusion goals outpace ITER

Bereits vor mehr als einem Jahrzehnt begannen chinesische Wissenschaftler, über die Möglichkeiten internationaler Fusionsprojekte hinauszudenken. Im Jahr 2011 entwickelte ein Team die erste brauchbare Materiallösung für Fusionsreaktormagnete. Doch Li Laifeng, ein Forscher am Technischen Institut für Physik und Chemie der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, war vorsichtig. Er wies darauf hin, dass die Magnete des International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) für den Betrieb bei maximal 11,8 Tesla ausgelegt sind. Zukünftige Reaktoren würden jedoch noch stärkere Magnetfelder und fortschrittlichere Materialien erfordern.

Li betonte auch, dass der in Frankreich gebaute ITER nur für Forschungszwecke konzipiert sei und keine Energie erzeugen werde, im Gegensatz zu Chinas eigenem geplantem Fusionsreaktor. Im Jahr 2017 präsentierte Li auf der International Cryogenic Materials Conference in den USA ein neues Material. Viele ausländische Experten waren skeptisch und hielten es für nahezu unmöglich, das ITER-Standardmaterial 316LN Edelstahl zu verbessern, das bereits für extreme Fusionsbedingungen ausgelegt ist.

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Renowned physicist played key role

Der Durchbruch kam erst 2020, als der renommierte Physiker Zhao Zhongxian begann, an den Besprechungen des Teams teilzunehmen. Zhao, ein führender Experte für kryogene Physik und Gewinner des höchsten Wissenschaftspreises Chinas im Jahr 2017, hatte lange die Bedeutung von Materialien in supraleitenden Technologien betont. Seine Beteiligung half, das Projekt zu einem entscheidenden Zeitpunkt voranzutreiben.

Im Jahr 2021 setzte China anspruchsvolle Standards für seine Fusionsreaktormaterialien: eine Streckgrenze von 1.500 MPa und über 25 % Dehnung bei kryogenen Temperaturen. Der Fusionsspezialist Li Jiangang bezeichnete die Entwicklung von hochentwickeltem Stahl als wesentlich. Im selben Jahr leitete Li Laifeng die Gründung einer nationalen Forschungsallianz zur Schaffung eines neuen, inländischen kryogenen Stahls ein, die Institute, Unternehmen und Schweißspezialisten vereinte.

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Technologische Anwendung jenseits der Fusion

Im August 2023 wurde bestätigt, dass CHSN01-Stahl die wichtigsten Standards erfüllt. Er kann magnetische Felder von 20 Tesla bewältigen und hält einer Belastung von 1.300 MPa mit hoher Ermüdungsfestigkeit stand. CHSN01 wird jetzt im chinesischen BEST-Fusionsreaktor eingesetzt, dessen Montage im Mai 2023 begann und dessen Fertigstellung bis 2027 geplant ist.

Von mehr als 6.000 Tonnen an Teilen, die für den Reaktor montiert wurden, bestehen 500 Tonnen der Leiterjacken aus im Inland produziertem CHSN01-Stahl. China plant, diese Technologie auch über Fusionsprojekte hinaus anzuwenden. Diese Fortschritte könnten die Entwicklung neuer Technologien in anderen Industriezweigen beeinflussen, die von den einzigartigen Eigenschaften dieses Materials profitieren könnten.

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Fusionsforschung und internationale Zusammenarbeit

Die Herausforderungen in der Fusionsforschung erfordern nicht nur technologischen Fortschritt, sondern auch internationale Zusammenarbeit. Während China erhebliche Fortschritte gemacht hat, bleibt die Frage, wie sich diese Entwicklungen auf die globalen Bemühungen zur Energieerzeugung auswirken werden. Die Konkurrenz zwischen nationalen Projekten wie dem chinesischen BEST-Reaktor und internationalen Projekten wie ITER könnte den technologischen Fortschritt beschleunigen.

Die Ergebnisse dieser Forschung könnten auch den Weg für zukünftige Kooperationen ebnen, bei denen die besten Technologien und Materialien weltweit genutzt werden, um die Energieprobleme der Zukunft zu lösen. Die Frage bleibt jedoch, ob die internationale Gemeinschaft bereit ist, ihre Ressourcen und ihr Wissen zu bündeln, um die Herausforderungen der Fusionsenergie gemeinsam zu meistern.

Die Entwicklungen in der chinesischen Fusionsforschung werfen zahlreiche Fragen auf. Können andere Länder von Chinas Fortschritten profitieren, und wie wird sich dies auf die globale Energielandschaft auswirken? Ist die internationale Gemeinschaft bereit, in eine gemeinsame Zukunft der Fusionsenergie zu investieren?