Magnetspulen

Heute besitzen die meisten Fusionsanlagen noch normalleitende Magnetspulen aus Kupfer. Die 2,5 Meter hohen Hauptfeldspulen von ASDEX Upgrade zum Beispiel wurden aus handbreiten Kupferschienen gefertigt. Zur Kühlung sind sie von Bohrungen durchzogen, durch die Kühlwasser fließt. Mit Glasfaserbändern isoliert und mit Kunstharz vergossen, erhalten die Windungen ihre Verbindung untereinander und die Spule die nötige Festigkeit. Damit ist sie den starken Kräften gewachsen, die nach dem Einschalten des Spulenstroms zwischen den Spulen wirken.

Ein späteres Fusionskraftwerk wird mit supraleitenden Spulen arbeiten. Im Unterschied zu Kupferspulen verbrauchen supraleitende Spulen – auf tiefe Temperaturen abgekühlt – nach dem Einschalten keine Energie; der Spulenstrom fließt nahezu verlustlos.

Der für den Testreaktor ITER vorgesehene Supraleiter aus Niob-Zinn soll ein Magnetfeld von 13 Tesla (an der Spule, d.h. 5,7 Tesla auf der Magnetfeldachse) erzeugen. Die supraleitenden Fasern sind in Kupferdrähte eingebettet und mit einem Edelstahlmantel umhüllt. In seinem Inneren zirkuliert flüssiges Helium und kühlt die Spulen auf 4,5 Kelvin nahe dem absoluten Nullpunkt ab. Mit Modellspulen wurde dieser Supraleiter getestet und die wesentlichen Fertigungsschritte wurden demonstriert – von den einzelnen supraleitenden Fasern bis hin zur kompletten Spule. Inzwischen läuft die Fertigung; die ersten Hauptfeldspulen wurden von Firmen in Japan und in Europa fertiggestellt.