Direkt zum Inhalt

Kernfusion: Dreifache Energieausbeute dank Rechenfehlern

Bei der Berechnung der Kernfusion liegen Computermodelle oft daneben. Eine statistische Methode nutzte das jetzt, um die Experimente deutlich zu verbessern.
Lasergetriebene TrägheitsfusionLaden...

Mit einem statistischen Modell hat eine Arbeitsgruppe von der OMEGA-Lasereinrichtung in Rochester bei Fusionsexperimenten dreimal so viel Energie herausbekommen wie vor den Experimenten. Das Team um V. Gopalaswamy von der University of Rochester umging, wie die Gruppe in »Nature« berichtet, ein bisher ungelöstes Problem der verwendeten Methode: Bei der dort erforschten Trägheitseinschlussfusion beeinflussen so viele Faktoren das Ergebnis, dass bisherige Computersimulationen die Vorgänge nicht korrekt modellieren. Dennoch halfen die Modelle nun, die Fusionsbedingungen so weit zu verbessern, dass weit mehr Energie frei wurde – denn ihre Fehler enthielten versteckte Informationen über die tatsächlichen Zusammenhänge.

Bei der Trägheitseinschlussfusion läuft die Fusion, anders als bei experimentellen Reaktoren wie ITER oder Wendelstein 7-X, nicht kontinuierlich in einem von Magnetfeldern gehaltenen Plasma ab. Vielmehr entsteht die Energie, indem quasi eine Mini-Wasserstoffbombe nach der anderen explodiert: Laser feuern auf eine kleine Kapsel mit Fusionsbrennstoff, Druck und Hitze lösen die Fusion aus. Doch wie viel Fusionsbrennstoff dabei Energie liefert, hängt von vielen Details ab. Bisherige Computermodelle versuchten anhand dieser Details die genauen Abläufe im Fusionsplasma zu berechnen – doch sie sagen viel größere Energien vorher, als die Fusion tatsächlich liefert. Entsprechend wenig hilfreich sind diese Modelle für Verbesserungen an der Technik.

Die Arbeitsgruppe um Gopalaswamy vermutete, dass die Fehler des Modells keineswegs zufällig waren, sondern Regelmäßigkeiten enthalten. Deswegen identifizierte sie mit einem anderen Computermodell statistische Beziehungen zwischen im Experiment gewonnenen Messdaten, den Ergebnissen der Computersimulationen und den Ausgangsbedingungen der jeweiligen Messung. Anschließend nutzte das Team diese Beziehungen, um herauszufinden, welche Veränderungen am Experimentaldesign aussichtsreich wären – und verdreifachte so in einer neuen Serie von Experimenten die Fusionsenergie.

Als Nächstes will das Team die Simulation in größerem Stil einsetzen – an der National Ignition Facility (NIF), die Fusionsbrennstoff mit der 60-fachen Laserenergie von OMEGA beschießt. Allerdings zeigt das Ergebnis auch, wie wenig die Forschung bisher über das in Sekundenbruchteilen entstehende und vergehende Fusionsplasma weiß – zwar hat sich die Energieausbeute verbessert, doch warum das so ist und was bei extremsten Bedingungen in dem Feuerball geschieht, ist so unklar wie zuvor.

Lesermeinung

Wenn Sie inhaltliche Anmerkungen zu diesem Artikel haben, können Sie die Redaktion per E-Mail informieren. Wir lesen Ihre Zuschrift, bitten jedoch um Verständnis, dass wir nicht jede beantworten können.

Partnervideos