www.wikidata.de-de.nina.az

Joint European Torus JET ist eine europaweit gemeinsam betriebene Versuchsanlage in Culham Großbritannien zur Entwicklun

Joint European Torus

Joint European Torus (JET) ist eine europaweit gemeinsam betriebene Versuchsanlage in Culham (Großbritannien) zur Entwicklung von Kernfusionsreaktoren des Typs Tokamak. JET ist zurzeit das weltweit größte Experiment nach dem Prinzip des magnetischen Einschlusses und erreicht nahezu die Zündbedingung. Das Nachfolgeprojekt ITER basiert auf den mit JET entwickelten Methoden der Plasmaheizung, -diagnostik und -modellierung.

Experimenthalle des JET im Jahr 1991. Das von den orangefarbenen Magnetfeldspulen umschlossene torusförmige Plasmagefäß ist von Mess­geräten und Heizsystemen umgeben. Die beiden in der Mitte unten stehenden Menschen geben einen Eindruck von der Größe des Experiments.

Geschichte Bearbeiten

Die Mitglieder der Europäischen Atomgemeinschaft beschlossen 1973 ein gemeinsames Projekt zur Realisierung der Kernfusion. Bereits 1977 wurde Culham in England als Standort festgelegt und mit dem Bau begonnen. Die Gründung der betreibenden Gesellschaft JET Joint Undertaking erfolgte 1978. Am 25. Juni 1983 nahm JET den Experimentierbetrieb auf. Königin Elisabeth II. weihte die Anlage am 9. April 1984 offiziell ein. Erster Direktor war Hans-Otto Wüster (bis 1985), gefolgt von Paul-Henri Rebut (1985 bis 1992), Martin Keilhacker (1992 bis 1999), Jean Jacquinot (1999), Jérôme Paméla (2000–2006) und Francesco Romanelli (2006–2014).

Die Forschungen am JET standen in Konkurrenz zum US-amerikanischen Projekt TFTR an der Princeton University. Am 9. November 1991 wurden erste nennenswerte Erfolge bei der Energieerzeugung mittels Kernfusion verzeichnet. Man schaffte es, für zwei Sekunden ein energielieferndes Plasma herzustellen – die erste kontrollierte Kernfusion der Geschichte. Dabei kam es mit einem Deuterium-Tritium-Mischungsverhältnis 86:14 zu einer Leistung von 1,8 MW. Nachdem 1993 ein nach neuesten Erkenntnissen entwickelter Divertor nachgerüstet worden war, konnten 1997, mit einem Mischungsverhältnis D:T 50:50, wie es für zukünftige Reaktoren vorgesehen ist, während einer Pulsdauer von vier Sekunden 21,7 Megajoule Fusionsenergie freigesetzt werden, kurzzeitig sogar eine Leistung von 16 MW, etwa 2/3 der eingekoppelten Heizleistung (Q = 0,65). Ende der 1990er Jahre wurde mit der Entwicklung ferngesteuerter Bedienungssysteme [engl. Remote Handling] begonnen, einer Technik, die für zukünftige Fusionsreaktoren unabdingbar ist.

Zwischen 2000 und 2014 wurde JETs wissenschaftliches Programm unter dem European Fusion Development Agreement koordiniert, das im Zuge einer Reorganisation des europäischen Fusionsprogramms in EUROfusion aufging. Mit dem Inkrafttreten des achten Forschungsrahmenprogramms Horizont 2020 wird JETs wissenschaftliche Ausrichtung nun von EUROfusion koordiniert, während ein bilateraler Vertrag zwischen EURATOM und dem JET-Gastgeber Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) das operative Geschäft regelt.

Unter Horizont 2020 wurde JET für den Zeitraum von 2014 bis 2018 mit 283 Millionen Euro gefördert. Der von der britischen Regierung Anfang 2017 angekündigte Austritt aus der Europäischen Atomgemeinschaft EURATOM verunsicherte die Forscher. Erhofft wurde eine weitere Beteiligung an EURATOM, entweder als Drittstaat wie die USA oder als assoziiertes Mitglied wie die Schweiz, sowie eine Verlängerung des Vertrags zwischen EURATOM und dem Culham Centre for Fusion Energy (CCFE) über das Jahr 2018 hinaus.

Im Dezember 2021 wurden in einem 5-s-Puls 59 Megajoule freigesetzt, etwa 1/3 der eingekoppelten Energie (Q = 0,33). Es war seit 1997 der erste Versuch am JET mit Tritium. Jedoch gab es gravierende Unterschiede zwischen den Testverfahren in den Jahren 1997 und 2021. So hatten die Forscher in der Zwischenzeit unter anderem gelernt, dass das Kohlenstoffbaumaterial der Innenwand, welches im Jahr 1997 verwendet wurde, viel des Brennstoffs verschluckte. Im Jahr 2021 war die Innenwand des JET aus Beryllium und Wolfram. Eine weitere Neuentwicklung war die Messtechnik, um das im Reaktor entstehende Plasma studieren zu können. Die Erkenntnisse aus dem Versuch im Dezember 2021 deckten sich mit den vorausgegangenen theoretischen Annahmen der Physiker. Bei dem Versuch wurde Plasma erzeugt, das eine Temperatur von 150 Millionen Grad hatte. Damit diese Wärme den JET nicht schmelzen ließ, wurde das Plasma mit der Kraft von Magneten weitestgehend freischwebend im Vakuum gehalten.

Technische Daten Bearbeiten

Schnittzeichnung von JET

Der Tokamak hat rund 15 m Durchmesser bei 12 m Höhe. Das ringförmige Vakuumgefäß hat einen D-förmigen Querschnitt von 4,2 m Höhe und 2,5 m Breite, einen äußeren Durchmesser von 8,4 m und ein Volumen von 200 m3. Das darin magnetisch eingeschlossene Plasma hat einen großen Radius (siehe Torus) von 2,96 m, einen mittleren kleinen Radius von 1,5 m, ein Volumen von 80 bis 100 m3 und eine Masse von weniger als einem Zehntel Gramm. Der Eisenkern zur Kopplung des Stroms in der zentralen Spule mit dem Strom im Plasma, bis 5 Megaampere, wiegt dagegen 2800 Tonnen und besteht aus acht rechteckigen Rahmen mit gemeinsamem zentralen Schenkel. 32 D-förmige Spulen erzeugen das bis zu 4 Tesla starke toroidale Magnetfeld für den Einschluss und benötigen während der Brennphase eines Plasmapulses 250 MW elektrische Leistung, weitere 250 MW teilen sich die verschiedenen Einrichtungen zur Erzeugung von Plasmastrom und -temperatur, wobei der Strom hauptsächlich der Stabilisierung des Plasmas dient, aber auch einige Megawatt zur Heizung beiträgt. Größte Heizquelle ist das Neutralteilchen-Injektionssystem (Neutral Beam Injection System) (netto bis 34 MW), gefolgt von der Ionen-Zyklotron-Resonanzheizung (Ion Cyclotron Resonance Heating, 10 MW) und dem Lower Hybride Current Drive (bis 7 MW), der durch Wanderwellen den Strom treibt. Für Fusionen ist die Leistungsaufnahme deutlich höher, insbesondere des Poloidalfeld-Systems, das deshalb von zwei Schwungradspeichern à 775 Tonnen gespeist wird. Die Pulsdauer ist durch die schnelle Erwärmung der Kupferspulen begrenzt und beträgt, abhängig von der gewünschten Feldstärke, 20 bis 60 Sekunden. Die Pausen dauern 15 Minuten, in denen die Wärme über Kühlkreisläufe zu Kühltürmen transportiert wird (4 × 35 MW) und die Schwungradspeicher geladen werden (2 × 8 MW). Die Umwälzpumpen verbrauchen mehr Energie, als durch Kernfusion frei wird.

Weblinks Bearbeiten

Commons: Joint European Torus – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
  • EUROfusion Homepage: JET

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. About JET’s startup. (euro-fusion.org)
  2. (Memento vom 4. Oktober 2014 im Internet Archive)Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  3. Paul-Henri Rebut: JET’s first plasma. (euro-fusion.org)
  4. JET directors. (euro-fusion.org)
  5. Elizabeth Gibney: Researchers shocked at UK's plan to exit EU nuclear agency. Nature News, 27. Januar 2017, doi:10.1038/nature.2017.21388.
  6. EUROfusion statement on Brexatom. (euro-fusion.org)
  7. Elizabeth Gibney: Nuclear-fusion reactor smashes energy record. Nature News, 2022, doi:10.1038/d41586-022-00391-1.
  8. Kernfusion: JET-Projekt in Oxford meldet Energie-Weltrekord. In: Der Spiegel. 9. Februar 2022, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 9. Februar 2022]).
  9. Marco Evers: (S+) Kernfusion: Forscherin Athina Kappatou über den Weg zum Fusionsreaktor. In: Der Spiegel. 10. Februar 2022, ISSN 2195-1349 (spiegel.de [abgerufen am 11. Februar 2022]).
  10. Offizielle Webseite, Main Features
  11. Focus on JET (PDF)

Koordinaten: 51° 39′ 33″ N, 1° 13′ 35″ W

wikipedia, wiki, deutsches, deutschland, buch, bücher, bibliothek artikel lesen, herunterladen kostenlos kostenloser herunterladen, MP3, Video, MP4, 3GP, JPG, JPEG, GIF, PNG, Bild, Musik, Lied, Film, Buch, Spiel, Spiele
Veröffentlichungsdatum:
Joint European Torus JET ist eine europaweit gemeinsam betriebene Versuchsanlage in Culham Grossbritannien zur Entwicklung von Kernfusionsreaktoren des Typs Tokamak JET ist zurzeit das weltweit grosste Experiment nach dem Prinzip des magnetischen Einschlusses und erreicht nahezu die Zundbedingung Das Nachfolgeprojekt ITER basiert auf den mit JET entwickelten Methoden der Plasmaheizung diagnostik und modellierung Experimenthalle des JET im Jahr 1991 Das von den orangefarbenen Magnetfeldspulen umschlossene torusformige Plasmagefass ist von Mess geraten und Heizsystemen umgeben Die beiden in der Mitte unten stehenden Menschen geben einen Eindruck von der Grosse des Experiments Inhaltsverzeichnis 1 Geschichte 2 Technische Daten 3 Weblinks 4 EinzelnachweiseGeschichte BearbeitenDie Mitglieder der Europaischen Atomgemeinschaft beschlossen 1973 ein gemeinsames Projekt zur Realisierung der Kernfusion Bereits 1977 wurde Culham in England als Standort festgelegt und mit dem Bau begonnen Die Grundung der betreibenden Gesellschaft JET Joint Undertaking erfolgte 1978 Am 25 Juni 1983 nahm JET den Experimentierbetrieb auf 1 Konigin Elisabeth II weihte die Anlage am 9 April 1984 offiziell ein 2 3 Erster Direktor war Hans Otto Wuster bis 1985 gefolgt von Paul Henri Rebut 1985 bis 1992 Martin Keilhacker 1992 bis 1999 Jean Jacquinot 1999 Jerome Pamela 2000 2006 und Francesco Romanelli 2006 2014 4 Die Forschungen am JET standen in Konkurrenz zum US amerikanischen Projekt TFTR an der Princeton University Am 9 November 1991 wurden erste nennenswerte Erfolge bei der Energieerzeugung mittels Kernfusion verzeichnet Man schaffte es fur zwei Sekunden ein energielieferndes Plasma herzustellen die erste kontrollierte Kernfusion der Geschichte Dabei kam es mit einem Deuterium Tritium Mischungsverhaltnis 86 14 zu einer Leistung von 1 8 MW Nachdem 1993 ein nach neuesten Erkenntnissen entwickelter Divertor nachgerustet worden war konnten 1997 mit einem Mischungsverhaltnis D T 50 50 wie es fur zukunftige Reaktoren vorgesehen ist wahrend einer Pulsdauer von vier Sekunden 21 7 Megajoule Fusionsenergie freigesetzt werden kurzzeitig sogar eine Leistung von 16 MW etwa 2 3 der eingekoppelten Heizleistung Q 0 65 Ende der 1990er Jahre wurde mit der Entwicklung ferngesteuerter Bedienungssysteme engl Remote Handling begonnen einer Technik die fur zukunftige Fusionsreaktoren unabdingbar ist Zwischen 2000 und 2014 wurde JETs wissenschaftliches Programm unter dem European Fusion Development Agreement koordiniert das im Zuge einer Reorganisation des europaischen Fusionsprogramms in EUROfusion aufging Mit dem Inkrafttreten des achten Forschungsrahmenprogramms Horizont 2020 wird JETs wissenschaftliche Ausrichtung nun von EUROfusion koordiniert wahrend ein bilateraler Vertrag zwischen EURATOM und dem JET Gastgeber Culham Centre for Fusion Energy CCFE das operative Geschaft regelt Unter Horizont 2020 wurde JET fur den Zeitraum von 2014 bis 2018 mit 283 Millionen Euro gefordert Der von der britischen Regierung Anfang 2017 angekundigte Austritt aus der Europaischen Atomgemeinschaft EURATOM verunsicherte die Forscher Erhofft wurde eine weitere Beteiligung an EURATOM entweder als Drittstaat wie die USA oder als assoziiertes Mitglied wie die Schweiz 5 sowie eine Verlangerung des Vertrags zwischen EURATOM und dem Culham Centre for Fusion Energy CCFE uber das Jahr 2018 hinaus 6 Im Dezember 2021 wurden in einem 5 s Puls 59 Megajoule freigesetzt etwa 1 3 der eingekoppelten Energie Q 0 33 Es war seit 1997 der erste Versuch am JET mit Tritium 7 8 Jedoch gab es gravierende Unterschiede zwischen den Testverfahren in den Jahren 1997 und 2021 So hatten die Forscher in der Zwischenzeit unter anderem gelernt dass das Kohlenstoffbaumaterial der Innenwand welches im Jahr 1997 verwendet wurde viel des Brennstoffs verschluckte Im Jahr 2021 war die Innenwand des JET aus Beryllium und Wolfram Eine weitere Neuentwicklung war die Messtechnik um das im Reaktor entstehende Plasma studieren zu konnen Die Erkenntnisse aus dem Versuch im Dezember 2021 deckten sich mit den vorausgegangenen theoretischen Annahmen der Physiker Bei dem Versuch wurde Plasma erzeugt das eine Temperatur von 150 Millionen Grad hatte Damit diese Warme den JET nicht schmelzen liess wurde das Plasma mit der Kraft von Magneten weitestgehend freischwebend im Vakuum gehalten 9 Technische Daten Bearbeiten nbsp Schnittzeichnung von JETDer Tokamak hat rund 15 m Durchmesser bei 12 m Hohe Das ringformige Vakuumgefass hat einen D formigen Querschnitt von 4 2 m Hohe und 2 5 m Breite einen ausseren Durchmesser von 8 4 m und ein Volumen von 200 m3 Das darin magnetisch eingeschlossene Plasma hat einen grossen Radius siehe Torus von 2 96 m einen mittleren kleinen Radius von 1 5 m ein Volumen von 80 bis 100 m3 und eine Masse von weniger als einem Zehntel Gramm Der Eisenkern zur Kopplung des Stroms in der zentralen Spule mit dem Strom im Plasma bis 5 Megaampere wiegt dagegen 2800 Tonnen und besteht aus acht rechteckigen Rahmen mit gemeinsamem zentralen Schenkel 32 D formige Spulen erzeugen das bis zu 4 Tesla starke toroidale Magnetfeld fur den Einschluss und benotigen wahrend der Brennphase eines Plasmapulses 250 MW elektrische Leistung weitere 250 MW teilen sich die verschiedenen Einrichtungen zur Erzeugung von Plasmastrom und temperatur wobei der Strom hauptsachlich der Stabilisierung des Plasmas dient aber auch einige Megawatt zur Heizung beitragt Grosste Heizquelle ist das Neutralteilchen Injektionssystem Neutral Beam Injection System netto bis 34 MW gefolgt von der Ionen Zyklotron Resonanzheizung Ion Cyclotron Resonance Heating 10 MW und dem Lower Hybride Current Drive bis 7 MW der durch Wanderwellen den Strom treibt Fur Fusionen ist die Leistungsaufnahme deutlich hoher insbesondere des Poloidalfeld Systems das deshalb von zwei Schwungradspeichern a 775 Tonnen gespeist wird Die Pulsdauer ist durch die schnelle Erwarmung der Kupferspulen begrenzt und betragt abhangig von der gewunschten Feldstarke 20 bis 60 Sekunden Die Pausen dauern 15 Minuten in denen die Warme uber Kuhlkreislaufe zu Kuhlturmen transportiert wird 4 35 MW und die Schwungradspeicher geladen werden 2 8 MW Die Umwalzpumpen verbrauchen mehr Energie als durch Kernfusion frei wird 10 11 Weblinks Bearbeiten nbsp Commons Joint European Torus Sammlung von Bildern Videos und Audiodateien EUROfusion Homepage JETEinzelnachweise Bearbeiten About JET s startup euro fusion org efda org Memento vom 4 Oktober 2014 im Internet Archive Vorlage Webarchiv Wartung Linktext fehlt Linktext fehlt Paul Henri Rebut JET s first plasma euro fusion org JET directors euro fusion org Elizabeth Gibney Researchers shocked at UK s plan to exit EU nuclear agency Nature News 27 Januar 2017 doi 10 1038 nature 2017 21388 EUROfusion statement on Brexatom euro fusion org Elizabeth Gibney Nuclear fusion reactor smashes energy record Nature News 2022 doi 10 1038 d41586 022 00391 1 Kernfusion JET Projekt in Oxford meldet Energie Weltrekord In Der Spiegel 9 Februar 2022 ISSN 2195 1349 spiegel de abgerufen am 9 Februar 2022 Marco Evers S Kernfusion Forscherin Athina Kappatou uber den Weg zum Fusionsreaktor In Der Spiegel 10 Februar 2022 ISSN 2195 1349 spiegel de abgerufen am 11 Februar 2022 Offizielle Webseite Main Features Focus on JET PDF 51 659166666667 1 2263888888889 Koordinaten 51 39 33 N 1 13 35 W Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Joint European Torus amp oldid 220966192