Dank einer neuen 3D-Visualisierung der École Spéciale de Lausanne können Sie jetzt sehen, wie die Kernfusion in einem donutförmigen Gefäß namens Tokamak abläuft.
Was ist Kernfusion und warum ist sie wichtig?
Kernfusion ist die Reaktion, die Sterne wie die Sonne hervorbringt. Diese Reaktion findet statt, wenn zwei leichte Atomkerne zu einem schwereren Atomkern verschmelzen und dabei eine große Energiemenge freisetzen.
Wenn Menschen Fusionsreaktionen katalysieren können, die saubere Energie gewinnen – einschließlich der Energie, die zum Betreiben der zugehörigen Geräte benötigt wird – könnte dies der Beginn einer zuverlässigen, kohlenstofffreien Energiequelle sein. Mehr über die Suche der Ingenieure nach Fusionsenergie können Sie hier lesen.
Die Kernfusion wird auf verschiedene Arten durchgeführt; Einige Methoden nutzen Laser, während andere auf überhitztem Plasma basieren. Die letzte Möglichkeit besteht in einem Tokamak, einem mit Plasma gefüllten Donut-förmigen Gefäß, das Physiker mithilfe von Magnetfeldern steuern können. Im Süden Frankreichs entsteht derzeit der größte Tokamak der Welt.
Was sind diese Visualisierungen und was zeigen sie?
Bei der Visualisierung der Kernfusion wandelt das Experimental Museology Laboratory der EPFL Terabytes an Daten aus Tokamak-Simulationen und Plasmatests in 3D-Visualisierungen um, die zeigen, wie sich Teilchen durch den toroidalen Raum bewegen. Das Innere des Tokamaks ist eine exakte Nachbildung eines EPFL-Tokamaks mit variabler Konfiguration (TCV), wie ein Scan des Inneren des Geräts zeigt.
„Um nur ein Bild zu erzeugen, muss das System die Flugbahnen von Tausenden von Partikeln berechnen, die sich 60 Mal pro Sekunde für jedes Auge bewegen“, sagte Samy Mannane, Informatiker am Labor, in einer EPFL freigeben„Wir konnten sogar Schäden an den Graphitfliesen an den Reaktorwänden erkennen, die während des TCV-Tests extrem hohen Temperaturen ausgesetzt waren.“
Die Graphitfliesen im Tokamak müssen Temperaturen von über 100 Millionen Grad Celsius standhalten und in der Visualisierung genau dargestellt werden. Elektronen sind in Rot dargestellt, Protonen in Grün und das Magnetfeld des Tokamaks in Blau.
„Die Physik hinter dem Visualisierungsprozess ist sehr komplex“, sagte Paolo Ricci, neuer Direktor des Swiss Plasma Center der EPFL, in derselben Pressemitteilung. „Ein Tokamak besteht aus vielen verschiedenen beweglichen Teilen: Teilchen mit heterogenem Verhalten, Magnetfeldern, Wellen zur Erwärmung des Plasmas, von außen injizierten Teilchen, Gasen und mehr.“ Sogar Physiker haben Schwierigkeiten, das alles zu klären.“
Die Zukunft der Fusionsenergie ist rosig – und wird durch diese aufschlussreichen Bilder des Innenlebens eines Tokamaks buchstäblich noch strahlender.
