Magnetspule zum Einschluss von Plasma für die Kernfusion, Hersteller: Konsortium AGAN, (ACCEL Instruments, Alstom, Ansaldo, Babcock Noell Nuclear, Europa Metalli), 2000, ca. 4,1 × 2,3 × 6,7 m. KIT, Campus Nord, Kreuzung Eggensteiner Straße/Blankenlocher Straße, Aufnahme: 2025. Fotografie: Amadeus Bramsiepe und Jonas Zilius.
Die Verschmelzung (auch: Fusion) von Wasserstoffatomkernen setzt Energie frei. Technologische Grundlagen für ein Fusionskraftwerk sollen bis zum Jahr 2035 mit dem in Frankreich in internationaler Kooperation gebauten Versuchsreaktor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) erarbeitet werden. Zentraler Bestandteil von ITER sind nierenförmige, elektrische Magnetspulen mit ca. sieben Metern Höhe, von denen hier ein Exemplar abgebildet ist. Im Fusionsreaktor werden diese Spulen ringförmig angeordnet. Der von ihnen umschlossene Raum nimmt den zur Fusion benötigten Brennstoff auf. Die Magnetspulen werden gebraucht, weil die Atomkerne erst bei einer Temperatur von mehreren hundert Millionen Grad Celsius verschmelzen. Dieser Vorgang ist nur handhabbar, wenn das die Fusion nährende Gemisch ohne Berührung mit den Reaktorwänden in der Schwebe gehalten wird. Das hierfür eingesetzte Magnetfeld von zehn Tesla wirkt ungefähr mit der Gewichtskraft des Eiffelturms. Um es herzustellen, wird ein elektrischer Strom von 80.000 Ampere benötigt, der gewöhnliche Kupferdrähte sofort zerstören würde. Das Problem wird durch die Herstellung der Magnetspulen aus supraleitendem Niobzinn (Nb3Sn) gelöst. Dieses Material verliert seinen elektrischen Widerstand nahezu vollständig, wenn es unter −255,15 Grad Celsius gekühlt wird. So verträgt dieser Leiter die für das Magnetfeld benötigte Stromstärke. Die Magnetspulen werden industriell hergestellt. Zu ihrer Prüfung entwickelte das am Forschungszentrum Karlsruhe bestehende Institut für Technische Physik die Toroidale Spulentestanordnung Karlsruhe. Eine Grundlage dieses Beitrags war die am Zentrum seit Jahrzehnten betriebene Forschung an supraleitenden Materialien. kn