Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION

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Abb. 10:
Die für ITER entwickelte
Hochfrequenz-Quelle des
IPP für negative Ionen.
(Foto: IPP)
Da das JET-Programm vor allem der
Vorbereitung von ITER dient, ist der
Vergleich zwischen JET und dem
Garchinger ASDEX Upgrade – den
beiden größten ITER-ähnlichen Tokamaks
in Europa – besonders fruchtbar.
Ein Highlight waren hier die
Experimente zum „Verbesserten H-
Regime“. Im Sommer 2003 gelang es
IPP-Wissenschaftlern, diesen mit
ASDEX Upgrade entdeckten günstigen
Plasmazustand auch an JET zu
realisieren (siehe S. 68). Damit darf
man zuversichtlich sein, dass dies
auch in dem nochmals größeren
ITER gelingen wird. Die zu erwartende
Fusionsausbeute von ITER
würde sich damit mindestens verdoppeln.
Bei sonst gleichen Bedingungen
könnte die Anlage in dieser Betriebsweise
statt der angezielten 400
mehr als 800 Megawatt Fusionsleistung
liefern.
IPP-Physiker und -Ingenieure sind darüber
hinaus auch an der Definition
und Realisation des Ausbaus der JET-
Maschine beteiligt, wiederum hauptsächlich
mit dem Ziel, das Verhalten
von ITER besser vorauszusagen zu
können.
ITER-Mitarbeit
Abgesehen von seiner Rolle als Gastgeber
der EFDA- und ITER-Gruppe
in Garching trägt das IPP mit dem
Forschungsprogramm seines Experiments
ASDEX Upgrade mit einem
Großteil seiner Aktivitäten zur Vorbereitung
des Testreaktors ITER bei.
Hier sind vor allem die Untersuchungen
zur Divertorphysik, zur
magnetohydrodynamischen Stabilität
sowie der Konzeptverbesserung hin
zum „Advanced Tokamak“ zu nennen.
Außerdem stehen die IPP-
Wissenschaftler in allen physikorientierten
Fragen in engem Kontakt mit
der ITER-Gruppe und haben darüber
hinaus in zahlreichen Vertragsstudien
spezielle Probleme für ITER bearbeitet.
Schließlich übernimmt das IPP zunehmend
Arbeiten, die auf den Entwurf
und Bau spezieller Komponenten
von ITER hinzielen. Hier sollen
Beiträge zur Diagnostikentwicklung,
zu Heiz- und Stromtriebmethoden sowie
zur Experimentsteuerung und
-regelung erbracht werden. Zum Beispiel
läuft im Bereich Technologie in
Garching zur Zeit ein Entwicklungsprogramm
für eine neuartige Ionenquelle
zur Plasmaheizung von ITER
mit energiereichen Neutralteilchenstrahlen
(Abb. 10). Ausgangspunkt
hierzu sind, anders als für bisherige
Fusionsanlagen, Strahlen aus negati-
ven Ionen. Die Erzeugung, Beschleunigung
und anschließende Neutralisation
negativer Wasserstoff-Ionen,
die im Unterschied zu positiven Ionen
sehr fragile Gebilde sind, ist in physikalischer
und technischer Hinsicht
allerdings eine große Herausforderung.
Für ITER verlangt sind zudem
hohe Teilchenenergien nahezu im
Dauerbetrieb.
Neutralteilcheninjektoren mit negativen
Ionen werden weltweit in mehreren
Laboratorien entwickelt, bisher
auf der Grundlage von Bogenquellen.
Da diese Quellen jedoch sehr reparaturanfällig
sind und solche Reparaturen
bei ITER nur per Fernbedienung
möglich wären, würden sie
erheblichen Aufwand und lange Ausfallzeiten
verursachen. Hochfrequenz-Plasmaquellen,
wie sie Mitte
der 90er-Jahre erstmals am Garchinger
Tokamak ASDEX Upgrade
eingesetzt wurden, versprechen dagegen
eine erheblich längere Lebensdauer
und sind zudem einfacher aufgebaut.
Im Rahmen eines Entwicklungsvertrag
untersucht das IPP daher
die Eignung einer Hochfrequenz-
Quelle für ITER genauer, wobei alle
für ITER erforderlichen Parameter
nachzuweisen sind. Wie die bisherigen
Ergebnisse zeigen, ist die Hochfrequenz-Ionenquelle
des IPP auf
dem besten Wege, als Kandidat für
ITER in Betracht gezogen zu werden.