Thea Energy und MIT testen planare HTS-Magnete für mögliches Fusionskraftwerk

Thea Energy, eine Ausgründung der Princeton University und des Princeton Plasma Physics Laboratory, testet zusammen mit dem Massachusetts Institute of Technology (MIT) einen supraleitenden Magneten in Originalgröße, der in einen von Thea Energy konzipierten großen Planarspulen-Stellarator eingesetzt werden soll. Die Eos-Fusionsanlage will das Unternehmen bis 2030 entwickeln und bis 2035 kommerzialisieren.

In einem Stellarator schließen Magnetfelder das extrem heiße Plasma ein, in dem die Fusionsreaktionen stattfinden. Diese Felder erzeugen supraleitende Magnetspulen. Um das zu gewährleisten, müssen die Magnete präzise Feldkonfigurationen aufrechterhalten können. Zudem treten dabei hohe mechanische Belastungen auf, denen die Magnete standhalten müssen.

Einfachere Magnetkonfiguration

Normalerweise sind Stellarator-Magnete dreidimensional extrem komplex geformt. Entsprechend schwierig und teuer ist es, sie herzustellen. Thea Energy beabsichtigt dagegen, in seinen Stellarator-Arrays aus planaren Hochtemperatur-Supraleiter-Magneten (High-Temperature Superconductor – HTS) einzusetzen. Das soll den Aufbau der Magneten und deren Fertigung vereinfachen sowie Kosten senken. Auch die Wartung der supraleitenden Magneten soll sich dadurch einfacher gestalten. Die Magnete sollen sich etwa einfacher austauschen lassen, wenn sie verschlissen sind und sich nicht mehr innerhalb der Toleranz befinden.

Der Eos-Fusionsreaktor soll dann das Plasma mit zwölf Spulen umschließen, die von rund 300 programmierbaren Formungsmagneten unterstützt werden. Die Spulen schließen in dem von ihnen erzeugten Magnetfeld das Plasma ein. Die kleinen Formungsmagneten dienen zur Feinkonfiguration. An den Spulen soll das Magnetfeld maximal rund 16 Tesla erreichen.

Zusammen mit dem Plasma Science and Fusion Center (PSFC) des MIT will Thea Energy nun die Spulen und die supraleitenden Magneten bei voller Feldstärke und unter voller mechanischer Belastung testen. Damit wollen die Entwickler überprüfen, inwieweit das Design dafür ausgelegt ist, um in einem kommerziellen Fusionsreaktor dauerhaft funktionieren zu können. Denn die Komponenten sollen nicht nur einen kurzen Versuchsbetrieb überstehen, sondern in einer Fusionsanlage dauerhaft funktionieren.

Neben der physischen Erprobung der Spulen- und Magnetarchitektur des Stellarators will Thea Energy zusammen mit dem MIT und weiteren Partnern die Entwicklung des darauf folgenden Helios-Fusionsreaktordesigns mithilfe von Modellierungen und Simulationen schneller voranbringen. Dazu beabsichtigt das Unternehmen, einen digitalen Zwilling des Helios-Reaktors zu erstellen. Das soll zusammen mit Nvidia, Synopsys sowie dem Argonne National Laboratory und dem Princeton Plasma Physics Laboratory erfolgen. Das Design von Helios soll dann auf den zuvor entwickelten Spulen und planaren, formgebenden Magneten basieren.

(olb)