First Light Fusions kostengünstige Fusionskompressionstechnologie experimentell validiert, Kosten der Antriebsquelle könnten um eine Größenordnung sinken

de.wedoany.com-Bericht: Das britische kommerzielle Fusionsinnovationsunternehmen First Light Fusion hat bekannt gegeben, dass seine selbst entwickelte Pulsleistungsanlage „M3" (M3 pulse power facility) eine Reihe von Prinzipienvalidierungsexperimenten erfolgreich abgeschlossen hat und damit den zentralen Brennstoffkompressions-Physikmechanismus seiner proprietären Fusionsroute FLARE (Fusion via Low-power Assembly and Rapid Excitation, Fusion durch Niedrigleistungsassemblierung und schnelle Anregung) offiziell experimentell nachgewiesen hat. Das Experiment bestätigte, dass mithilfe einer präzise konstruierten mehrschichtigen Hülsenstruktur (Multi-layered liner) und einer Antriebsquelle mit einfacherem Aufbau und niedrigerer Spitzenleistung Fusionsbrennstoff wirksam auf einen hohen Dichtezustand komprimiert werden kann.

Die zentrale Konstruktionslogik der FLARE-Technologieroute besteht in einer Entkopplung des Trägheitsfusionsprozesses (Inertial Confinement Fusion, ICF) – nach dem engineeringtechnischen Prinzip des Verbrennungsmotors „zuerst das Gemisch verdichten, dann rechtzeitig zünden" wird der Fusionsphysikprozess in zwei unabhängige Phasen unterteilt: die vorherige Hochdichtekompressionsassemblierung des Brennstoffs und die externe ultraschnelle Pulsauslösung der Zündung. Das diesmalige M3-Experiment diente speziell der isolierten Validierung des Kompressionsprozesses der ersten Phase und durchbrach damit die engineeringtechnische Fessel, dass traditionelle Trägheitsfusion zwingend auf ultra große, hochpräzise und teure Spitzenpuls-Antriebsquellen angewiesen ist.

Auf der Ebene der kommerziellen engineeringtechnischen Machbarkeit sind traditionelle Hochleistungs-Antriebsvorrichtungen unter wiederholten Entladebedingungen großen mechanischen und thermischen Belastungen ausgesetzt, was zu einer hohen Ausfallwahrscheinlichkeit von Kernkomponenten, häufigen Stillstandszeiten für Wartung und schwer kontrollierbaren Investitionsausgaben führt. Die FLARE-Route verlagert die Wellenformabstimmung und Zeitsteuerungsfunktion des Kompressionsprozesses innovativ „in die Zielstruktur selbst" (Target-led compression). Mithilfe der mehrschichtigen Hülsenzielstruktur wird der eingegebene grundlegende Strompuls in eine gradientengesteuerte, fortschreitende Schockwelle umgewandelt, wodurch schrittweise eine ultrahohe Dichtekompressions des Brennstoffs erreicht und gleichzeitig eine frühe Überhitzung wirksam unterdrückt wird. Unternehmensberechnungen zeigen, dass dieses Design die Konstruktion des externen Generators erheblich vereinfachen und die Betriebsrobustheit erhöhen kann; die Endkosten der FLARE-Kompressionsantriebsquelle könnten im Vergleich zu vergleichbaren Trägheitsfusionssystemen um eine Größenordnung gesenkt werden.

Als erster Meilenstein nach Abschluss der strategischen Finanzierung in Höhe von 25 Millionen Pfund im Laufe des Jahres zielt diese Experimentrunde nicht direkt auf Fusionszündung oder Nettoenergiegewinnausgabe ab, sondern darauf, systematisch die entscheidenden zugrunde liegenden physikalischen Risiken der FLARE-Kerntechnologieroute zu beseitigen. Prof. Jeremy Chittenden, Vorsitzender des wissenschaftlichen Beirats von First Light Fusion und Direktor des Zentrums für Trägheitsfusionsforschung am Imperial College London, wies darauf hin, dass die Verwendung mehrschichtiger Hülsen auf einem Niederspannungsgenerator zur Überführung von Material in einen ultrahochdruckzustand eine solide Evidenzbasis für die wissenschaftliche Machbarkeit des FLARE-Konzepts liefere. Im nächsten Schritt wird das Unternehmen auf der Grundlage solcher skalierbar in Massenproduktion herstellbarer mehrschichtiger Hülsenverfahren weitere integrierte Heizexperimente bei hoher Temperatur und hoher Dichte vorantreiben, die auf Fusionsbrennstoffbedingungen ausgerichtet sind.