ITER: Einen Miniatursonne auf der Erde bauen

ITER, Der Weg zur Kernfusion

ITER, ein Akronym für International Thermonuclear Experimental Reactor, das zudem im Lateinischen „Der Weg“ bedeutet, ist das weltweit größte Projekt, das darauf abzielt, die Energieerzeugung durch Kernfusion zu meistern.

ITER wird von sieben Partnern finanziert und betrieben: der Europäischen Union (27 Länder), China, Indien, Japan, Russland, Südkorea und den Vereinigten Staaten. Es hat zudem Kooperationsabkommen mit Australien, Kanada, Kasachstan und Thailand.

Das Vereinigte Königreich war früher Teil des Programms, als es noch zur EU gehörte, und beendete seine Teilnahme im Jahr 2023.

Quelle: SciTech Daily

Theoretisch könnte ITER der Prototyp und experimentelle Demonstrator für kommerzielle Fusion sein und der Menschheit praktisch unbegrenzte, günstige Energie eröffnen.

Damit würden Aufgaben wie die Begrünung von Wüsten, die Bekämpfung von CO₂-Emissionen oder das Werden einer weltraumfahrenden Zivilisation fast trivial.

Also, obwohl es eine Weile dauern kann, bis es Früchte trägt, ist das Potenzial so gewaltig, dass es als eines der wichtigsten Megaprojekte aller Zeiten in Erinnerung bleiben könnte.

Kernfusion

Unbegrenzte Energie

Kernfusion unterscheidet sich von klassischer Kernenergie (Spaltung), da sie sehr leichte Elemente nutzt. Statt schwere Atome wie Uran zu spalten, verschmilzt sie sehr leichte Atome, meist Wasserstoff.

Theoretisch macht das die Kernfusion zu einer Quelle unbegrenzter Energie, da Wasserstoff die häufigste Materieform im Universum ist.

Dieser Prozess erzeugt enorme Energiemengen, was zu 3‑10 mal mehr Energie als bei der Kernspaltung führt und die Energiequelle der Sterne ist.

Quelle: Nature

Ein Gramm des Deuterium‑Tritium-Kraftstoffgemischs im Prozess der Kernfusion entspricht 11 Tonnen Kohle. Der gesamte Energieverbrauch eines Menschenlebens könnte mit etwas mehr als einer Flasche Kraftstoff in der Hand gedeckt werden.

Vorteile der Kernfusion

Nicht nur liefert die Kernfusion viel Energie, sondern sie bietet einige zentrale Vorteile, die keine andere Energiequelle beanspruchen kann:

• Deuterium ist in den Ozeanen und Oberflächengewässern der Erde so reichlich vorhanden, dass es praktisch unbegrenzt und für jede Nation gleichermaßen zugänglich ist.
• Die Kernreaktion erzeugt keinen radioaktiven Abfall, sondern nur chemisch harmlosen Helium.
  • Durch die Reaktion entstehen auch kein CO₂ oder andere umweltschädliche Produkte.
• Da sie kein angereichertes Uran, Plutonium oder andere radioaktive Materialien produziert, birgt die Kernfusion kein Risiko der nuklearen Proliferation (Material für Kernwaffen).
  • Damit würde die Einführung der Kernfusion zu einer neutralen Technologie werden, die nicht den Beschränkungen der Kernspaltung unterliegt.
• Kein Risiko eines Schmelzunfalls oder einer unkontrollierten Kettenreaktion. Die Reaktion ist tatsächlich so schwer aufrechtzuerhalten, dass jeder Ausfall sofort zur Destabilisierung des Plasmas und zu einer Unterbrechung der Kernreaktion und Energieproduktion führen würde.
• Wenn sie sich selbst erhalten kann und stark energiepositiv ist, wird erwartet, dass die Kernfusion genauso billig oder sogar günstiger zu betreiben ist als fissionsbasierte Kernkraftwerke.
  • Weiterer technologischer Fortschritt und Skaleneffekte durch wiederholten Bau desselben Reaktordesigns sollten die Kosten im Laufe der Zeit senken.

Fusion ist schwierig

Angesichts all dessen, warum haben wir die menschliche Zivilisation noch nicht mit Kernfusion betrieben?

Nun, das Problem ist, dass Kernfusion schwer zu erreichen ist. Die Kerne von Wasserstoffatomen besitzen eine positive elektrische Ladung und stoßen sich natürlich ab. Es ist also sehr schwierig, sie nahe genug zusammenzubringen, damit Fusion stattfindet, ähnlich wie zwei ultrastarke Magnete, die sich abstoßen.

In der Natur reicht nur die gewaltige Schwerkraft eines gesamten Sterns aus, um Wasserstoffatome so nah zusammenzupressen, dass Fusion ausgelöst wird. Selbst ein so großer Körper wie Jupiter ist dafür „zu klein“. Daher ist es auf der Erde sehr, sehr schwer, Wasserstoffatome zusammenzubringen.

Dennoch wurde es geschafft, und erstmals gelang dies einer Fusionsmaschine in den 1950er‑Jahren. Diese Maschinen zeigten die Machbarkeit von Fusion, konnten jedoch nicht genug Energie zurückliefern, um den dafür aufgewendeten Energieaufwand zu decken.

(TTechnisch wurde großskalige Kernfusion bereits 1952 mit der ersten thermonuklearen Bombe erreicht, aber dies ist kaum eine nutzbare Methode zur Erzeugung einer sicheren Stromversorgung).

Ein weiteres Problem bei der Fusion ist, dass das Fusionsplasma extrem heiß ist, meist über 100 Millionen Grad Celsius. Daher muss es perfekt eingeschlossen werden, sonst schmilzt es den Reaktor.

Aufgrund all dieser zu lösenden Probleme war die Kernfusion ein langsam voranschreitendes Feld, mit dem sarkastischen Kommentar „Fusion ist immer 30 Jahre in der Zukunft“.

Fusion auf der Erde realisieren

Wissenschaftler haben seit vielen Jahren Kernfusion in experimentellen Reaktoren erreicht. Zwei Hauptdesigns werden verwendet:

• Eines nutzt Laser, die eine enorme Energiemenge konzentrieren, um ein winziges Wasserstoffpellet zu treffen und Fusion auszulösen.
• Das andere verwendet eine donutförmige Maschine, sogenannte Tokamaks, und ultra‑leistungsstarke Magnete, um das Wasserstoff zu komprimieren und in ein selbstentzündendes Plasma zu verwandeln.

Das Problem bei der Fusion besteht darin, dass die Schaffung der richtigen Bedingungen bei Zehntausenden von Grad sehr energieintensiv ist. Selbst wenn wir es schaffen, erzeugt die Fusionsreaktion meist nicht genug Energie zurück und erweist sich als Nettoenergieverbraucher.

Plasmen sind zudem sehr instabil, sodass es schwierig ist, die Fusionsreaktion länger als ein paar Sekunden aufrechtzuerhalten.

Der erste Tokamak wurde 1958 gebaut und gilt als das wahrscheinlichste Design, um Fusion mehrere Minuten, idealerweise Stunden, aufrechtzuerhalten und positive Energierückflüsse zu erzeugen.

Quelle: DOE

ITER ist ein Tokamak-Design und wird der bisher größte jemals geschaffene Kernfusionsreaktor sein, mit dem 10‑fachen Plasmavolumen des bisher größten (JT-60SA in Japan) bei 830 Kubikmetern (29.000 Kubikfuß).

Quelle: ITER

ITER‑Zeitplan

ITER ist der Nachfolger des International Tokamak Reactor, oder INTOR, einer Zusammenarbeit zwischen dem Westen & Japan und der Sowjetunion, die 1978 begann.

Die Zusammenarbeit hielt sogar während des Höhepunkts des Kalten Krieges an. Das erste Ziel wurde 1992 festgelegt, und die ersten Engineering Design Activities (EDA) wurden 1998 abgeschlossen, wobei das Design 2001 validiert wurde.

Eine hitzige Diskussion über das endgültige Design, welche Länder was finanzieren würden und wo der Reaktor gebaut werden sollte, verzögerte das Projekt, bis 2005 der Standort Cadarache in Frankreich ausgewählt wurde.

Quelle: Wikipedia

In diesem Zeitraum traten China und Südkorea 2003 dem Projekt bei und Indien 2005. Die ersten Bauarbeiten begannen 2007.

Der Zusammenbau der Maschine begann 2020, mit der Installation der 1.250‑tönigen Kryostatbasis im Mai 2020. Die zivilen Bauarbeiten (Konstruktion) des Standorts wurden 2023 abgeschlossen.

Der Abschluss des Kryostats sollte bis 2033 erfolgen. Die volle magnetische Energie soll bis 2036 erreicht werden, und der Start der Deuterium‑Tritium‑Betriebsphase ist für 2039 geplant.

ITER‑Budget

Das ursprüngliche Budget von ITER wurde mit „nur“ 6 Mrd. € Baukosten veranschlagt, aber wie es bei wissenschaftlichen Megaprojekten häufig vorkommt, schoss es auf eine aktuelle Schätzung von $25.2 Milliarden, während andere Schätzungen des US Department of Energy es eher bei 65 Mrd. $ ansetzen, was ITER vehement bestreitet.

Das Projekt hat bisher 34.000 „Job‑Jahre“ erzeugt und wird vor Abschluss des Baus weitere 74.000 Job‑Jahre generieren.

ITER‑Ziele

Je größer die Plasmakammer, desto wahrscheinlicher ist es, dass sie stabil genug ist, um positive Energierückflüsse zu erzeugen.

Aber natürlich wird sie, je größer sie ist, teurer und komplexer.

Das erklärte Ziel von ITER ist die Erzeugung thermischer Energie, die das Zehnfache der eingespeisten thermischen Leistung beträgt. Der Fusionsimpuls soll bis zu 8 Minuten dauern.

Zusammen würden dies bedeuten, dass in nur 400‑6000 Sekunden 500 MW Wärme erzeugt werden. Es sollte bis zu 150 Millionen °C erreichen, also das Zehnfache der Temperatur im Kern der Sonne.

Um diese Ergebnisse zu erzielen, muss ITER ein sogenanntes „Brennendes Plasma“ erreichen, bei dem mehr als die Hälfte der vom Plasma erhaltenen Energie aus Fusionsreaktionen stammt (statt aus externen Stimuli). Brennendes Plasma ist für jede energiepositive, kommerzielle Kernfusionskraftanlage unverzichtbar.

Die Energieerzeugung von ITER wird nicht in Strom umgewandelt, da es sich um einen technologischen Demonstrator handelt, und die Umwandlung dieser Wärme in Strom ist eine bereits in kommerziellen fissionsbasierten Kernkraftwerken mit Uran routinemäßig eingesetzte Technologie.

Ein weiteres Ziel des Reaktors ist es, in realen Bedingungen Schlüsseltechnologien zu testen, die noch nicht bewiesen sind, wie supraleitende Magnete, Fernbedienung (Wartung durch Roboter), Neutronenabschirmung, Wärmekonversion und das Konzept der Tritiumzucht (siehe unten).

DEMO‑Fusionsreaktoren

ITER würde von den DEMO‑Klassenreaktoren gefolgt, die das ITER‑Design wiederverwenden (mit möglichen Verbesserungen durch experimentelles Feedback) und die die 1^st Generation kommerzieller Kernfusionskraftwerke bilden würden.

Erwartet wird, dass DEMO‑Reaktoren zwischen 300 Megawatt und 500 Megawatt Nettoelektrizität ins Netz einspeisen.

• China: Der chinesische Fusion Engineering Testing Reactor (CFETR) wurde 2020 entworfen und soll bis 2040 gebaut werden.
• Europa: Das DEMO‑Kraftwerk soll bis 2050 gebaut werden. Ein Vorläufer dieses Projekts wird der Bau einer plasmabasierten volumetrischen Neutronenquellen‑Einrichtung (VNS) sein, um die für DEMO vorgesehenen Technologien zu testen.
• Japan: JA‑DEMO, das in den 2040er‑ bis 2050er‑Jahren fertiggestellt werden soll, zielt auf stabile Stromerzeugung jenseits mehrerer hundert MW und eine Fusionserzeugung von 1500 MW oder mehr ab.
• Südkorea: K‑DEMO wird nach 2050 gebaut, nachdem ein Virtual DEMO (V‑DEMO) auf Basis von Supercomputing, künstlicher Intelligenz und Digital‑Twin‑Technologie vorausgegangen ist.
• Russland: DEMO‑RF soll bis 2055 gebaut werden. Eine Fusion‑Spaltung‑Hybridanlage wird ebenfalls in Betracht gezogen.
• Indien: Das Land wird zunächst auf ein Fusionspilotwerk von 200–300 MW setzen, bevor ein DEMO‑Reaktor gebaut wird.
• USA: Das US‑DoE prüft noch die nächsten Schritte, einschließlich Partnerschaften mit privaten Unternehmen für die nach ITER kommenden Phasen.

Tritiumzucht

Als ein Projekt an der absoluten Spitze der Wissenschaft gibt es zahlreiche Konzepte, die experimentell nachgewiesen werden müssen.

Ein kritisches ist die Produktion von Tritium, da das ITER‑Design auf der Fusion von Deuterium und Tritium (beide Wasserstoffisotope) beruht.

Quelle: Climate & Hope

Deuterium‑Deuterium wäre ideal, da Deuterium ein natürlich vorkommendes Element ist, jedoch würde dies die künstliche Fusion aufgrund noch höherer erforderlicher Temperaturen erheblich erschweren.

Das Problem ist, dass Tritium in der Natur nicht vorkommt und künstlich in Kernkraftwerken (global 20 kg pro Jahr) erzeugt werden muss. ITER würde jedoch die gesamte weltweite Tritiumproduktion verbrauchen.

Zukünftige Kernfusionsreaktoren würden jedoch nicht genug Tritium zur Energieerzeugung haben, da jeder Fusionsreaktor 100 bis 200 Kilogramm pro Jahr benötigen würde.

Daher muss Tritium direkt im Reaktor erzeugt werden. Das ist die Aufgabe der „Tritium‑Zuchtdecke“.

Diese 600 m²‑große Abdeckung der Reaktorwände, die Lithium enthält, hat die doppelte Aufgabe, bei Neutronenbeschuss Energie zu erzeugen (die Grundlage für zukünftige Stromproduktion) und gleichzeitig Tritium durch Aufspaltung der Lithiumatome zu produzieren.

Quelle: C&EN

Es sollte beachtet werden, dass Zwischenstoffe wie Beryllium dafür sorgen, dass für jede Kernfusionsreaktion mindestens 1 Tritium „regeneriert“ wird, indem die Neutronenzahl vervielfacht wird.

Insgesamt werden in ITER sechs verschiedene Tritium‑Zucht‑Systeme getestet, um die optimale Materialstruktur, Kühlsysteme, flüssiges vs. festes Lithium, Lithium‑Extraktionsverfahren usw. zu bestimmen.

ITER‑Design

Das Gebäude selbst

Während der interessante Teil von ITERs Ingenieurwesen in der für die Kernfusion genutzten fortschrittlichen Technologie liegt, ist das Gebäude selbst massiv und beherbergt nicht nur High‑Tech‑Elemente, sondern auch sämtliche Unterstützungsstrukturen, Energieversorgung, Kühlsysteme, Wartungssysteme usw.

Quelle: ITER

Der ITER‑Reaktor selbst ist ebenfalls massiv, wiegt 23.000 Tonnen, das Dreifache des Gewichts des Eiffelturms. Insgesamt werden 400.000 Tonnen auf dem unteren Fundament des Tokamak‑Komplexes ruhen, also mehr als das Gewicht des Empire State Buildings in New York.

Quelle: ITER

Um all das zu bewältigen, wurden während der zivilen Bauphase des Tokamak‑Komplexes rund 120.000 Kubikmeter Beton verwendet, wobei eine große Betonfabrik direkt vor Ort errichtet wurde, um ein breites Spektrum an Betonmischungen zu produzieren, die jeweils an die spezifischen Anforderungen der ITER‑Gebäude und -Strukturen angepasst sind.

Das Gebäude ist zudem mit erdbebensicheren Isolatoren gebaut und durch eine kerntechnisch zugelassene Stahlbetonstruktur geschützt.

Logistik & Infrastruktur

Ein weiteres „grundlegendes“ Problem des ITER‑Projekts war die Logistik, alle großen Komponenten, die weltweit in spezialisierten Forschungseinrichtungen gebaut wurden, vor Ort zu bringen.

Zum Beispiel wiegt jede der 18 D‑förmigen toroidalen Feldspulen des ITER‑Tokamaks 310 Tonnen, und die schwersten Elemente, einschließlich des Transportfahrzeugs, wiegen bis zu 900 Tonnen. Daher müssen sie per Schiff statt per Luft transportiert werden.

Anschließend werden sie auf einer speziell modifizierten 104‑km‑Straße (64 Meilen) transportiert, da einige Elemente bis zu 33 Meter (108 Fuß) lang sein werden.

Die Installation erforderte zudem eine 400‑kV-Stromleitungs‑Erweiterung und umfangreiche Einrichtungen für Büros, Werkstätten, Gerätespeicher und Komfort.

Quelle: ITER

Der eigentliche Bau, der häufig das Anpassen an enge Räume erforderte, führte zur Entwicklung von über 100 Sondergeräten für den Zusammenbau der ITER‑Maschinen und -Gebäude.

Quelle: ITER

Der Zusammenbau des Tokamaks, mit seinen über 1.000.000+ Komponenten, war ein Projekt für sich.

Supraleitende Magnete

Im Kern der ITER‑Maschine werden die Magnete supraleitende Stränge aus Niobium‑Zinn (Nb3Sn) verwenden. Insgesamt werden 100.000 Kilometer (62.000 Meilen) dieser Stränge benötigt, genug, um den Erdäquator zweimal zu umwickeln.

Quelle: ITER

Dies erforderte einen massiven industriellen Produktionsaufwand. Vor dem ITER‑Ausbau lag die weltweite Produktion von Niobium‑Zinn‑Strängen bei lediglich 15 Tonnen/Jahr. China, Europa, Japan, Korea, Russland und die USA steigerten sie auf 150 Tonnen/Jahr.

Kryoplanten & Kühlturm

Supraleitende Magnete sind nur dann supraleitend (kein elektrischer Widerstand), wenn sie ultrakalt sind. Es ist so kalt, dass es lediglich 4,5 Grad Celsius über dem absoluten Nullpunkt liegt.

Daher benötigen sie die Kryoplant, eine fußballfeldgroße Anlage, die Helium und Stickstoff speichert, um sie zu kühlen und diese Gase in ultrakalte Flüssigkeiten umzuwandeln.

Quelle: ITER

Die 50 Tonnen/Tag flüssigen Stickstoff werden als Vor‑Kühler für die Flüssig‑Helium‑Anlage verwendet, und das flüssige Helium kühlt die Magnete. Fast 25 Tonnen flüssiges Helium bei minus 269 °C werden während des Betriebs in der ITER‑Installation zirkulieren.

Während die Magnete ultrakalt sein müssen, wird die Kernfusion eine Spitzenwärmelast von 1150 MW erzeugen, die abgeführt werden muss. Dies ist die Aufgabe des Kühlturms.

Chemikalien werden eingespritzt, um Korrosion der Rohrleitungen zu minimieren und den gewünschten pH‑Wert des Wassers zu erhalten. Ein Ozongeneratorsystem sorgt für eine kontinuierliche Ozoninjektion, die organisches Material verbraucht und das Wachstum von Bakterien verhindert.

Gebäude für die Magnet‑Stromumwandlung

Ein weiteres System, das die Magnete unterstützt, ist die Stromumwandlung, die den Netz‑AC‑Strom in für die supraleitenden Magnete nutzbares Gleichstrom (DC) umwandelt.

Aufgrund der enormen Stromstärke können herkömmliche Kabel nicht zur Stromversorgung der Magnete verwendet werden.

Stattdessen werden stahlummantelte Aluminiumstangen, sogenannte „Busbars“, verwendet – aktiv gekühlt durch einen konstanten Durchfluss von Druckwasser. Sie sind im Wesentlichen Stromkabel, jedoch dicker als Bahnschienen.

Quelle: ITER

Insgesamt werden 5 km (3,1 Meilen) bipolare Busbars durch den ITER‑Komplex verlaufen.

Neutrale Strahlinjektoren

Sobald die Stromversorgung und die Magnete funktionieren, muss ITER das Deuterium injizieren, das die Fusionsreaktion antreiben wird.

Der Strahl nutzt elektrischen Strom, um die Teilchen auf sehr hohe Geschwindigkeiten zu beschleunigen, und injiziert 33 MW der erforderlichen 50 MW Eingangsleistung. Anschließend „neutralisiert“ er sie, sodass sie das Magnetfeld durchdringen und ihre Energie an das Plasma weitergeben können.

Dafür werden mehr als 1 MW Gleichstromspannung benötigt, ein außergewöhnlich hoher Wert. Es werden maßgeschneiderte Komponenten erforderlich sein, die „über dem Stand der Technik“ liegen und in ein 11.700 m² großes Gebäude (126.000 Quadratfuß) passen.

Quelle: ITER

Da dies ein Schlüsselbauteil ist, wurde die Neutral Beam Test Facility (NBTF) in Padua, Italien, gebaut. Dies sollte helfen, einige technische Hürden zu überwinden, zum Beispiel, dass der in ITER verwendete Teilchenstrahl deutlich dicker ist als in früheren Kernfusionsversuchen.

Die Neutralisierung der Ionen in diesem Maßstab könnte ebenfalls schwierig sein, und die realen Ergebnisse müssen getestet werden, bevor sie in ITER installiert werden.

Quelle: ITER

Cyclotron‑Heizung

Die anderen Wärmequellen, die das Plasma ansprechen, sind die Elektronen‑ und Ionen‑Cyclotron‑Heizsysteme. Dazu gehören die Electron Cyclotron Resonance Heating (ECRH) und die Ion Cyclotron Resonance Heating (ICRH).

Sie nutzen hochfrequente elektromagnetische Wellen, um einen Resonanzeffekt auf die Teilchen im Plasma zu erzeugen und aus der Ferne Leistung/Wärme in den Kern des Reaktors zu übertragen. ECRH lässt die Elektronen bei einer Frequenz von 170 GHz resonieren, während ICRH die Ionen im Plasma bei einer Frequenz von 40‑55 GHz zum Resonieren bringt.

ITER‑Konkurrenten

ITER ist ein so massives Projekt, dass viele der an seinem frühen Design beteiligten Wissenschaftler wahrscheinlich nicht mehr leben werden, um es in Betrieb zu sehen.

Dieses ambitionierte Vorhaben kann auch eine Einschränkung des Projekts darstellen. Es basiert größtenteils auf Fusions‑Technologiedesigns der späten 1990er‑ und frühen 2000er‑Jahre und weist Annahmen und Technologieauswahlslücken auf.

Seitdem sind neue Fusionskonzepte entstanden, und mehrere private Unternehmen erforschen Wege, Kernfusion mit deutlich weniger massiver Ausrüstung zur Realität zu machen.

Dies hat sogar einige Kritiker von ITER dazu veranlasst, es als „veraltet“ zu bezeichnen. Die internationale Natur von ITER, die zu einer gewissen Bürokratie und politischen Einflüssen führt, die die Wissenschaft beeinträchtigen, wird ebenfalls als Problem beschrieben.

Wir haben viele dieser Fusionsunternehmen (meist privat gelistet) diskutiert, wie General Fusion (GFUZ ), TAE Technologies, Helion und Lockheed Martin Corporation (LMT ) in unserem Artikel „Kernfusion – Die ultimative saubere Energielösung am Horizont“, der ebenfalls Alternativen zu Tokamak‑Designs zur Erreichung der Kernfusion behandelt.

Zu den potenziellen technologischen Durchbrüchen dieser Unternehmen, die im ITER‑Design nicht vorkommen werden, gehören:

• Magnetisierte Ziel‑Fusion (MTF)-Technologie.
• 3D‑Druck von Reaktorkomponenten.
• Plasmakanone, möglicherweise eher für Fusions‑Raumfahrtantriebe als für Energieproduktion.
• Direkte Stromerfassung aus dem Plasma mittels Faradayschem Gesetz, um einen Strom zu induzieren anstatt Wärme zu sammeln.

Im Dezember 2024 kündigte Commonwealth Fusion Systems (CFS) an, dass sein ARC‑Reaktor 400 MW für das Stromnetz von Virginia erzeugen soll, was genug ist, um 150.000 Haushalte zu versorgen, mit einem Start Anfang der 2030er‑Jahre (CFS verwendet hochtemperatur‑supraleitende Magnete).

Andere Technologien könnten ebenfalls helfen. Eine wichtige ist Künstliche Intelligenz, die zur Echtzeit‑Erkennung und Korrektur von Plasmainstabilitäten eingesetzt werden könnte.

Eine weitere ist potenzielle Raumtemperatur‑Supraleitermaterialien, die jetzt näher denn je sind. Dies würde den Energieverbrauch eines Fusionsreaktors radikal verändern, indem die Magnete deutlich energieeffizienter und zuverlässiger werden.

Fazit

ITER könnte eines der bedeutendsten Unterfangen der Menschheit sein, von ähnlicher Größe oder vielleicht sogar wichtiger als das Apollo‑Programm.

Und obwohl es möglich ist, dass private Initiativen die kommerzielle Fusion vor ITER erreichen, ist das ebenfalls weit von einer Sicherheit entfernt.

Wenn Kernfusion eine Technologie ist, die Mega‑Reaktoren erfordert, um energiepositiv und wirtschaftlich rentabel zu sein, ist es wahrscheinlich, dass nur ein internationales Unterfangen wie ITER dies erreichen kann.

Selbst wenn es scheitert, wird es die industrielle Basis entwickelt und das wissenschaftliche Fachpersonal ausgebildet haben, das nötig ist, um den Schlüssel zur Kernfusion durch andere Designentscheidungen zu finden. Daher kann es in keinem Fall als Verschwendung gelten, besonders wenn man die potenzielle Auswirkung von Kernfusionsenergie auf die Menschheit berücksichtigt.

In Zukunft können wir erwarten, dass das ITER‑ähnliche Design mit neuen Technologien verbessert wird, darunter KI, Supraleiter bei Raumtemperatur, direkte Stromerfassung usw.

Es wird jedoch mehr als ein weiteres Jahrzehnt dauern, bis ITER seine Experimente durchführt, was es zu einem der am meisten erwarteten und sehnsüchtig erwarteten Wissenschaftsprojekte dieses Jahrtausends macht.

ITER‑bezogenes Unternehmen

Mitsubishi Heavy Industry

Viele der für ITER gefertigten Komponenten sind Unikate, die von nuklearen Forschungseinrichtungen entworfen wurden. Viele andere wurden jedoch von Branchenführern der teilnehmenden Länder gebaut, die ihr Fertigungs‑ und Ingenieurwissen in das wissenschaftliche Megaprojekt einbrachten.

Ein wichtiger Beitragender ist Mitsubishi Heavy Industry.

Das Unternehmen blickt auf eine Geschichte zurück, die bis ins Jahr 1884 in den Schiffbau reicht. Später begann es, schwere Maschinen, Flugzeuge, Züge und Automobile zu fertigen.

1995 wurde Mitsubishi Atomic Power Industry in den Konzern integriert und hat 24 Reaktoren in Japan gebaut.

Heute ist die Hauptumsatzquelle des Unternehmens Energiesysteme (nuklear, Gas und Dampfsysteme) sowie Logistik‑ & Thermiklösungen (Klimatechnik, Motoren, Turbolader). Es ist weltweit Nummer 1 bei Gasturbinen und CO₂‑Abscheidesystemen. Es beschäftigt über 77.000 Mitarbeiter an 300 Standorten weltweit.

Quelle: Mitsubishi Heavy Industry

Mitsubishi trug zu vielen Kernkomponenten von ITER bei, darunter die toroidale Feldspule (Magnet), der Divertor (Plasmakonfinement) und die Hochwärme‑Fluss‑Komponenten, einschließlich des Plasmenheizungssystems.

Quelle: Mitsubishi Heavy Industry

Neben ITER beabsichtigt das Unternehmen, vom Neustart der Nuklearindustrie in Japan und dem wachsenden Strom globaler Nuklearprojekte zu profitieren. Das Unternehmen plant, seine eigene SMR‑Technologie zu entwickeln, sowie einen Schnellreaktor (zur Verbrennung von nuklearen Abfällen) und Hochtemperatur‑Gaskühlreaktor‑Technologien.

Wachsende Verteidigungsbudgets sollten auch die Luft‑ und Raumfahrt‑ sowie Schiffbau‑Segmente des Unternehmens begünstigen.

Im Bereich zukünftiger Technologien arbeitet Mitsubishi an der Produktion von grünem Wasserstoff und grünem Ammoniak, einschließlich des weltweit ersten Ammoniak‑Bunkering‑Projekts in Singapur, um Schiffe und Gasturbinen mit Ammoniak statt mit Kraftstoff und Erdgas zu betreiben.

CO₂‑Abscheidung könnte ebenfalls eine wachsende grüne Aktivität sein, ebenso wie hocheffiziente Kühlung für Rechenzentren.

Quelle: Mitsubishi Heavy Industry

Insgesamt ist Mitsubishi Heavy Industry ein führendes Unternehmen in vielen Schlüsseltechnologien für die Zukunft, insbesondere in Kühlung, Energieerzeugung (Gas und Kernenergie) und Schiffbau, wie die Auswahl zum Bau vieler der wichtigsten ITER‑Komponenten zeigt.