US-Unternehmen Thea Energy stellt Design für Helios-Stellarator-Fusionskraftwerk vor

de.wedoany.com-Bericht: Am 9. September 2026 gab das in Kearny, New Jersey, USA, ansässige Fusionsenergieunternehmen Thea Energy, Inc. bekannt, dass 16 peer-reviewte Artikel zum Design seines Fusionskraftwerks „Helios" in einer Sonderausgabe der Zeitschrift Fusion Engineering and Design (FED) veröffentlicht wurden. Die Sonderausgabe trägt den Titel „Thea Energy's Helios Stellarator Power Plant Design" und stellt die Helios-Architektur sowie ihre zentralen technischen Konzepte vor.

Laut Thea Energy handelt es sich bei Helios um eine Stellarator-Fusionskraftwerksarchitektur, die auf den kommerziellen Einsatz ausgerichtet ist und softwaregesteuerte Magnetspulen, die an reale Betriebsbedingungen angepasst werden können, ein Stellarator-Divertor-Abgassystem für den kontinuierlichen Fusionsenergiebetrieb sowie ein sektorisiertes Wartungskonzept für den Langzeitbetrieb integriert. Das Unternehmen gibt an, dass Helios darauf abzielt, kontinuierlich etwa 400 Megawatt Strom ins Netz einzuspeisen und das Risiko von Plasmaabbrüchen zu vermeiden.

David Gates, Mitgründer und Chief Technology Officer von Thea Energy, erklärte, Helios verfolge einen Planarspulen-Stellarator-Ansatz, um die technischen Herausforderungen zu lösen, die durch die komplexen dreidimensionalen modularen Spulen herkömmlicher Stellaratoren entstehen. Er sagte, das Design könne den Betrieb auch unter Berücksichtigung von Fertigungsabweichungen und Betriebsverschleiß aufrechterhalten, was eine wesentliche Voraussetzung für die Kostenwettbewerbsfähigkeit und Kommerzialisierung von Fusionskraftwerken sei.

Das Vorkonzeptdesign von Helios wurde zuvor in der ersten Phase des „Milestone-Based Fusion Development Program" des US-Energieministeriums (US Department of Energy, DOE) zertifiziert. Thea Energy gibt an, das erste Preisträgerunternehmen dieses Programms zu sein, das eine Zertifizierung für einen Kraftwerksdesign-Meilenstein erhalten hat, wobei die entsprechende Zertifizierung durch ein unabhängiges Expertengremium für Fusion geprüft und abgeschlossen wurde. Das Unternehmen plant, Helios in den 2030er Jahren in Betrieb zu nehmen; zuvor soll seine erste große integrierte Stellarator-Anlage „Eos" den Betrieb aufnehmen. Eos verwendet dieselbe Planarspulen-Stellarator-Architektur wie Helios und soll kraftwerksrelevante Fusionsleistung nachweisen.

Benedikt Geiger, außerordentlicher Professor an der University of Wisconsin-Madison, der als Gastherausgeber an der Sonderausgabe mitwirkte, erklärte, der vom Thea-Energy-Team vorgestellte Ansatz umfasse Schlüsseluntersysteme wie Fernbedienung, Wärmeübertragung, Kryotechnik, Stromversorgung, Diagnostik und Instrumentierung sowie Planarspulen-Magnettechnik. Dabei wird insbesondere die Verwendung von Planarspulen und die Einführung eines „X-Punkt"-Divertors als Beitrag zur Verringerung der technischen Komplexität im Design von Stellarator-Fusionskraftwerken angesehen.

Sophia Henneberg, Assistenzprofessorin am Department of Nuclear Science and Engineering des Massachusetts Institute of Technology, erklärte, Stellaratoren seien ein ausgereifter technologischer Pfad der magnetischen Fusionseinschließung, doch die komplexe Spulengeometrie habe die technischen Optionen lange eingeschränkt. Sie ist der Ansicht, dass die vorliegende FED-Sonderausgabe das Helios-Vorkonzeptdesign systematisch darstellt und ein Beispiel dafür ist, wie Forschungsergebnisse im privaten Fusionssektor einem strengen Peer-Review-Verfahren unterzogen werden.

Den von Thea Energy offengelegten Designmerkmalen zufolge hat Helios einen Hauptradius von 8 Metern und verwendet ein quasi-axialsymmetrisches Design sowie einen vereinfachten Hardware-Ansatz. Das Unternehmen gibt an, dass dies dazu beiträgt, den Platzbedarf und die Kosten der Anlage zu senken. Helios nutzt zudem ein sektorisiertes Wartungskonzept, bei dem ganze ringförmige Sektoren radial demontiert werden können, mit einem Zielkapazitätsfaktor von über 85 % und einer Systemlebensdauer von über 40 Jahren.

Hinsichtlich der Lebensdauer von Kern und Komponenten wird im Helios-Design ein Abstand von 1,2 Metern zwischen dem Fusionsplasma und den Magnetspulen eingehalten, um Blanket und Abschirmung unterzubringen. Thea Energy gibt an, dass dieses Design zur Verlängerung der Komponentenlebensdauer beiträgt. Neutronische Analysen zeigen eine Mindestlebensdauer des First-Wall-Systems von 11 Jahren und eine durchschnittliche Lebensdauer von 18 Jahren. Helios wird plasmazugewandte Komponenten aus bekannten Materialien herstellen und Deuterium-Tritium-Fusionstechnologie einsetzen.

Helios überträgt zudem einen X-Punkt-Divertor, wie er in Tokamak-Anlagen verwendet wird, in die Architektur eines Stellarator-Kraftwerks. Thea Energy gibt an, dass diese Divertorgeometrie relativ einfach sei und eine höhere Abgaseffizienz als frühere Stellarator-Divertorkonzepte aufweise. Das Unternehmen erklärt zugleich, dass Helios nicht von künftigen wissenschaftlichen Durchbrüchen abhänge; das maximale Magnetfeld seiner supraleitenden Spulen betrage 20 Tesla und liege damit im Bereich der technischen Parameter, die bei großkalibrigen Hochtemperatur-Supraleitermagneten bereits erreicht wurden.

Thea Energy wurde 2022 gegründet, ging aus einer Ausgründung im Umfeld der Princeton University und des Princeton Plasma Physics Laboratory hervor und konzentriert sich auf die Kommerzialisierung der Planarspulen-Stellarator-Architektur. Das Unternehmen wurde in die erste Preisträgerliste des „Milestone-Based Fusion Development Program" des US-Energieministeriums aufgenommen und wird durch sechs DOE-INFUSE-Preise sowie einen ARPA-E-SCALEUP-Preis unterstützt.