Fusions-'Fehler' unterdrückt offenbar Turbulenzen

Physiker der DIII-D National Fusion Facility in San Diego haben herausgefunden, dass eine Art von Plasmawelle, der man lange die Destabilisierung von Fusionsreaktoren zuschrieb, tatsächlich dabei helfen kann, die Turbulenz zu kontrollieren, die dem Plasmakern Wärme entzieht. Das am 1. September 2026 in Physical Review Letters veröffentlichte Ergebnis liefert ein neues Werkzeug zur Verbesserung der Leistung von Tokamak-Fusionsreaktoren.

Die betreffenden Wellen, sogenannte Alfvén-Eigenmoden, werden von schnell bewegten geladenen Teilchen im Magnetfeld eines Tokamaks ausgelöst. Jahrzehntelang galten sie vor allem als Störfaktor, der energiereiche Teilchen ausstoßen und das Plasma abkühlen kann, bevor Fusionsreaktionen stattfinden. Die neue Studie zeigt, dass sie einen bisher übersehenen Vorteil haben.

Mithilfe einer Diagnostik namens Motional Stark Effect, die verfolgt, wie ein Strahl neutraler Deuteriumatome Licht polarisiert, während er das Magnetfeld des Plasmas durchquert, maß das DIII-D-Team von den Eigenmoden getriebene elektrische Ströme, die eine schmale Scherströmungsschicht erzeugen. Diese Scherung war stark genug, um die kleinskalige Turbulenz, die für den Wärmeverlust aus dem Plasmakern verantwortlich ist, vollständig zu unterdrücken – gemessen wurde eine 5-prozentige Änderung des Sicherheitsfaktors innerhalb von etwa 20 Millisekunden sowie ein Anstieg der Elektronen- und Ionentemperaturen.

Da turbulenzbedingter Wärmeverlust eines der größten Hindernisse beim Bau eines wirtschaftlichen Fusionskraftwerks ist, könnte dieser selbstregulierende Effekt laut den Forschern künftig gezielt genutzt werden, um das Reaktorplasma länger heiß zu halten, statt ihn als unerwünschte Instabilität zu unterdrücken.