Wissenschaftler, die mit Chinas Experimentellem Fortgeschrittenem Supraleitendem Tokamak arbeiten, bekannt als künstliche Sonne, haben einen historischen Durchbruch erzielt, indem sie ein lang theoretisiertes dichtefreies Regime in Fusionsplasma-Experimenten erreichten. Die Errungenschaft, veröffentlicht in Science Advances am 1. Januar 2026, zeigt, dass Plasma stabil bleiben kann, selbst wenn seine Dichte weit über traditionelle Grenzen hinaus ansteigt, und möglicherweise eine der hartnäckigsten physikalischen Barrieren der Fusionsenergie überwindet.
Der Durchbruch bestätigt die Theorie der Plasma-Wand-Selbstorganisation, die erklärt, dass ein dichtefreies Regime entstehen kann, wenn die Wechselwirkung zwischen dem Plasma und den metallischen Wänden des Reaktors einen sorgfältig ausbalancierten Zustand erreicht. In dieser Konfiguration spielt physikalisches Sputtern eine dominante Rolle bei der Gestaltung des Plasmaverhaltens und ermöglicht es dem Reaktor, über zuvor etablierte empirische Grenzen hinaus zu arbeiten, die die Fusionsforschung seit Jahrzehnten eingeschränkt haben.
Forscher unter der Leitung von Professor Ping Zhu von der Huazhong-Universität für Wissenschaft und Technologie und Assoziierter Professor Ning Yan von den Hefei-Instituten für Physikalische Wissenschaften erreichten den Meilenstein durch Kontrolle des anfänglichen Brenngasdrucks und Anwendung von Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Heizung beim Start. Diese Optimierungsstrategie reduzierte den Aufbau von Verunreinigungen und Energieverluste, während sie stetige Erhöhungen der Plasmadichte ermöglichte und einen stabilen Betrieb bei zuvor als unerreichbar geltenden Dichten ermöglichte.
Der EAST-Reaktor, gelegen in Hefei in der Provinz Anhui, steht seit Jahren an der Spitze der Fusionsforschung. Im Gegensatz zur Kernspaltung, die Atome spaltet, kombiniert die Fusion leichte Atomkerne, um enorme Energiemengen freizusetzen, der gleiche Prozess, der die Sonne antreibt. Die Herausforderung bestand darin, stabiles Plasma bei den extremen Temperaturen und Dichten aufrechtzuerhalten, die für anhaltende Fusionsreaktionen erforderlich sind, während verhindert wird, dass das Plasma die Reaktorwände berührt und beschädigt.
Die Auswirkungen auf die Entwicklung sauberer Energie sind tiefgreifend. Laut dem Forschungsteam deuten die Ergebnisse auf einen praktischen und skalierbaren Weg zur Erweiterung der Dichtegrenzen in Tokamaks und Fusionsgeräten der nächsten Generation mit brennendem Plasma hin. Dies könnte den Fortschritt zur Fusionszündung und verbesserten Stromerzeugung beschleunigen und die Menschheit näher an die Erreichung praktisch unbegrenzter sauberer Energie bringen. Die internationale Fusionsgemeinschaft, einschließlich des ITER-Projekts in Frankreich, wird diese Ergebnisse voraussichtlich genau für die Anwendung in zukünftigen Reaktordesigns untersuchen.