Forscher an der University of Wisconsin-Madison haben ein Tokamak-Plasma erzeugt, das stabil ist und das [alte] Greenwald-Limit um das Zehnfache übertrifft. Diese Erkenntnisse könnten Auswirkungen auf Tokamak-Fusionsreaktoren haben, obwohl die Forscher darauf hinweisen, dass ihr Plasma nicht direkt mit dem in einem Fusionsreaktor vergleichbar ist.
Vor fast 40 Jahren identifizierte Martin Greenwald eine Dichtegrenze, oberhalb derer Tokamak-Plasmen instabil werden, und das sogenannte Greenwald-Limit wurde in den letzten Jahrzehnten höchstens um den Faktor zwei überschritten. Das Gerät, das das WiPPL-Team in dieser neuen Studie verwendet hat, ist der Madison Symmetric Torus oder MST.
Der MST hat seit vielen Jahren als eines der führenden Programme zur Untersuchung des reversed field pinch betrieben, einer toroidalen Konfiguration, die eng mit dem Tokamak verwandt ist. Der MST wurde so konzipiert, dass er als Tokamak betrieben werden kann, was einen direkten Vergleich der beiden toroidalen Konfigurationen im selben Gerät ermöglicht.
Im Gegensatz zu anderen Tokamaks ist der Metallring, der die MST-Plasmen beherbergt, dick und hochleitend, was einen stabileren Betrieb ermöglicht. Das Greenwald-Limit ist das Verhältnis der Plasmadichte zum Produkt aus Plasmastrom und Plasmagröße, eine einfache Metrik, die den Vergleich verschiedener Geräte und Betriebsbedingungen ermöglicht.
Seit Bestimmung des Limits haben nur wenige Geräte darüber hinaus betrieben, höchstens um den Faktor zwei. „Hier waren wir beim Faktor zehn“, sagt Hurst. „Zukünftige tokamaks im Maßstab eines Reaktors müssen wahrscheinlich nahe oder über dem Greenwald-Limit betrieben werden. Wenn wir also besser verstehen können, was die Dichtegrenze verursacht und die Physik verstehen können, wie wir zehnmal über dem Limit gelandet sind, haben wir vielleicht eine Chance etwas dagegen zu unternehmen.“
Brian Wang ist ein futuristischer Vordenker und beliebter Wissenschaftsblogger mit monatlich 1 Million Lesern auf seinem Blog Nextbigfuture.com. Er wird für seine Identifizierung wegweisender Technologien geschätzt und ist aktuell Mitbegründer eines Start-ups sowie Geldgeber für vielversprechende Frühphasenunternehmen im Bereich Deep-Tech-Investitionen.
