Erstmals eindeutig nachgewiesen: Helikon-Radiowellen treiben Zusatzstrom im Kern eines Fusionsplasmas an
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In einer Fusionsanlage in San Diego haben spezielle Radiowellen, sogenannte Helikonwellen, im Kern eines Plasmas einen zusätzlichen Strom von etwa 20.000 Ampere angetrieben. Die Forschenden sprechen in der Fachzeitschrift Physical Review Letters vom ersten eindeutigen Nachweis dieses Effekts an irgendeiner Anlage.
An der Fusionsanlage DIII-D in San Diego, Kalifornien, haben Helikonwellen, eine Form von Radiowellen, im Kern eines Plasmas einen zusätzlichen elektrischen Strom von etwa 20.000 Ampere angetrieben. Die Studie erschien am 9. Oktober 2026 in der Fachzeitschrift Physical Review Letters, deren Redaktion sie als „Editors’ Suggestion“ besonders hervorhob. Die Studie haben 13 Forschende von General Atomics, Far-Tech Inc. und dem MIT verfasst, Erstautor ist Jeff B. Lestz von General Atomics und der University of California, Irvine. Die Autoren schreiben vom ersten eindeutigen Nachweis eines solchen Stromantriebs durch Helikonwellen an irgendeiner Anlage.
DIII-D ist ein Tokamak, eine ringförmige Anlage mit einem großen Radius von rund 1,7 Metern, betrieben von General Atomics. Darin halten Magnetfelder ein Plasma fest, ein Gas aus elektrisch geladenen Teilchen. Einen Teil dieses magnetischen Einschlusses erzeugt ein Strom, der im Plasma selbst fließt, insgesamt rund 1 Million Ampere. Ziel der Forschung ist, diesen Strom ohne Transformator anzutreiben, damit Tokamaks im Dauerbetrieb laufen könnten.
Die Helikonwellen haben eine Frequenz von 476 Megahertz. Sie gelangen über eine Wanderwellenantenne mit 30 Elementen ins Plasma, gespeist von einem Klystron, einer Verstärkerröhre für Radiowellen, mit 1,2 Megawatt. Bisher wurden bis zu 700 Kilowatt eingekoppelt, in den ausgewerteten Versuchen ununterbrochen 370 Kilowatt.
Den Strom haben die Forschenden aus dem Magnetfeld im Plasma erschlossen. Sie verglichen Versuche mit Helikonwellen mit solchen, in denen gleich viel Mikrowellenheizung eingesetzt wurde, der sogenannten Elektronen-Zyklotron-Heizung. Mit Helikonwellen veränderte sich das rekonstruierte Magnetfeldprofil schneller, und Sägezahn-Instabilitäten, wiederkehrende Störungen im Plasmakern, setzten früher ein. Ein Modell hatte im Zentrum 21.000 Ampere vorhergesagt. Auch der Tokamak KSTAR in Südkorea nimmt gerade eine Helikon-Antenne in Betrieb.
Mit Strom ist hier der elektrische Strom im Plasma gemeint, der das Plasma magnetisch zusammenhält. Es geht nicht um Strom fürs Netz und nicht um Energiegewinn. Der Zusatzstrom ist klein: Er macht rund 2 Prozent des gesamten Plasmastroms aus, und die Unsicherheit liegt bei plus oder minus 10.000 Ampere, also bei der Hälfte des Werts.
Der Nachweis ist indirekt, über die Rekonstruktion des Magnetfelds. Die Plasmen waren nicht so beschaffen wie in einem künftigen Reaktor, die Versuche liefen nicht im Dauerbetrieb, und ein Fusionskraftwerk gibt es damit noch nicht. Versucht wird ein Stromantrieb mit Helikonwellen seit Mitte der 1980er-Jahre, neu ist der eindeutige Nachweis. General Atomics, das die Anlage betreibt, ist ein privates Unternehmen.