TAE steht nun an der Schwelle zur Bereitstellung dieser transformierenden Energiequelle, die in der Lage ist, den Planeten für Tausende von Jahren zu versorgen.

(WK-intern) – Erste Messungen der Wasserstoff-Bor-Fusion in einem magnetisch eingeschlossenen Fusionsplasma

Neue Forschungsergebnisse, die in Nature Communications veröffentlicht wurden, heben das Potenzial der Verwendung von sauberem, reichlich vorhandenem, fortschrittlichem Wasserstoff-Bor-Brennstoff in der Fusionsenergie hervor

Während Fusionsentwickler auf der ganzen Welt um die Kommerzialisierung der Fusionsenergie rennen, hat TAE Technologies Pionierarbeit geleistet bei der Suche nach dem saubersten und wirtschaftlichsten Weg zur Bereitstellung von Elektrizität mit Wasserstoff-Bor (auch bekannt als p-B11 oder p11B), einem reichlich vorhandenen, umweltfreundlichen Brennstoff. Heute kündigt das Unternehmen in Zusammenarbeit mit dem japanischen National Institute for Fusion Science (NIFS) einen bemerkenswerten Forschungsfortschritt an: die allerersten Wasserstoff-Bor-Fusionsexperimente in einem magnetisch eingeschlossenen Fusionsplasma.

In einem von Nature Communications veröffentlichten Peer-Review-Artikel („Erste Messungen der p11B-Fusion in einem magnetisch eingeschlossenen Plasma“) erklären Wissenschaftler das Ergebnis der Kernfusionsreaktion von Wasserstoff-Bor in einem Experiment im Large Helical Device (LHD) des NIFS. . Dieses Papier beschreibt die experimentelle Arbeit zur Herstellung der Bedingungen, die für die Wasserstoff-Bor-Fusion im LHD-Plasma erforderlich sind, und die Entwicklung eines Detektors durch TAE zur Messung der Wasserstoff-Bor-Reaktionsprodukte: Heliumkerne, bekannt als Alpha-Teilchen. Das Ergebnis spiegelt die jahrelange Zusammenarbeit internationaler wissenschaftlicher Fusionsforschung wider und stellt einen Meilenstein in der Mission von TAE dar, kommerzielle Fusionsenergie mit Wasserstoff-Bor, dem saubersten, kostengünstigsten und nachhaltigsten Brennstoffkreislauf für die Fusion, zu entwickeln.

„Dieses Experiment bietet uns eine Fülle von Daten, mit denen wir arbeiten können, und zeigt, dass Wasserstoff-Bor einen Platz in der Fusionsenergie im Versorgungsmaßstab hat. Wir wissen, dass wir die anstehende physikalische Herausforderung lösen und eine transformative neue Form kohlenstofffreier Energie liefern können an die Welt, die auf diesen nicht radioaktiven, reichlich vorhandenen Brennstoff angewiesen ist“, sagte Michl Binderbauer, CEO von TAE Technologies.

TAE ist das weltweit führende und größte private kommerzielle Fusionsenergieunternehmen, und dieses Ergebnis stellt einen wichtigen Schritt in Richtung Entwicklung der Wasserstoff-Bor-Fusion dar. Laienhaft ausgedrückt, ist das Unternehmen der Realisierung eines Fusionskraftwerks einen Schritt näher gekommen, das letztendlich sauberen Strom produzieren wird, nur mit Helium, auch als drei Alpha-Teilchen bekannt, als Nebenprodukt. Diese drei Alpha-Partikel sind das Markenzeichen der Wasserstoff-Bor-Fusionsenergie und inspirierten die Gründer von TAE, das Unternehmen Tri Alpha Energy, jetzt TAE Technologies, zu nennen.

Pioniere der Fusionswissenschaft

Mehr als 30 Gruppen verfolgen derzeit die Entwicklung der Fusionsenergie auf der ganzen Welt, und die Ansätze sind sehr unterschiedlich – von der Art der Reaktorkonfiguration bis hin zu der Art des Brennstoffs, auf den sich zukünftige Reaktoren verlassen werden. Seit der Gründung von TAE im Jahr 1998 hat das Unternehmen fünf Geräte im National Laboratory-Maßstab gebaut und mehr als 140.000 Mal erfolgreich Fusionsplasma erzeugt und eingeschlossen. TAE baut und entwirft derzeit zwei weitere Maschinen, Copernicus und Da Vinci, die in der Lage sein werden, Nettoenergie zu demonstrieren und Strom an das Netz zu liefern.

Fusionsreaktoren zu erfinden, die Nettoenergie erzeugen, ist eine Sache, sie als zuverlässige, netzfähige Stromquelle bereitzustellen, eine andere. Durch die Entscheidung, Wasserstoff-Bor als Brennstoffkreislauf zu verfolgen, hat TAE die wahren Anforderungen der kommerziellen, täglichen Nutzung von Fusionsenergie vorweggenommen. Die meisten Fusionsbemühungen auf der ganzen Welt konzentrieren sich auf die Kombination von Wasserstoffisotopen Deuterium-Tritium (D-T) zur Verwendung als Brennstoff, und die Donut-förmigen Tokamak-Maschinen, die üblicherweise in Fusionskonzepten verwendet werden, sind auf D-T-Brennstoff beschränkt. Im Gegensatz zu diesen Bemühungen verwendet das kompakte lineare Design von TAE eine fortschrittliche, vom Beschleunigerstrahl angetriebene feldumgekehrte Konfiguration (FRC), die vielseitig ist und alle verfügbaren Fusionsbrennstoffkreisläufe aufnehmen kann, einschließlich p-B11, D-T und Deuterium-Helium-3 (D- He3 oder D3He). Dieser Vorteil wird TAE in einzigartiger Weise in die Lage versetzen, seine Technologie auf dem Weg zu seinem endgültigen Ziel zu lizenzieren, das erste Wasserstoff-Bor-Fusionskraftwerk in den 2030er Jahren ans Netz zu bringen. Mit dem FRC bringt TAE ein modulares und wartungsfreundliches Design voran, das eine kompakte Grundfläche mit dem Potenzial hat, von einer effizienteren Methode des magnetischen Einschlusses zu profitieren, die im Vergleich zu Tokamaks bis zu 100-mal mehr Leistung liefert .

Wie die Kollegen von TAE bei NIFS anmerken, gilt Wasserstoff-Bor als fortschrittlicher Fusionsbrennstoff, weil es „das Konzept sauberer Fusionsreaktoren ermöglicht. Diese Errungenschaft ist ein großer erster Schritt zur Realisierung eines Fusionsreaktors mit fortschrittlichem Fusionsbrennstoff“.

Wie es in dem in Nature Communications veröffentlichten Artikel heißt: „Während die Herausforderungen bei der Herstellung des Fusionskerns für p11B größer sind als für D-T, wird die Konstruktion des Reaktors viel einfacher sein. Einfach gesagt, der p11B-Weg zur Fusion tauscht nachgelagerte technische Herausforderungen gegen die Gegenwart Tag Physik-Herausforderungen. Und die Physik-Herausforderungen können überwunden werden.“

First measurements of hydrogen-boron fusion in a magnetically confined fusion plasma

New research published in Nature Communications highlights the potential of using clean, abundant, advanced hydrogen-boron fuel in fusion energy

As fusion developers around the world race to commercialize fusion energy, TAE Technologies has pioneered the pursuit of the cleanest and most economical path to providing electricity with hydrogen-boron (also known as p-B11 or p11B), an abundant, environmentally sound fuel. Today the company is announcing, in collaboration with Japan’s National Institute for Fusion Science (NIFS), a noteworthy research advancement: the first-ever hydrogen-boron fusion experiments in a magnetically confined fusion plasma.

In a peer-reviewed paper published by Nature Communications („First measurements of p11B fusion in a magnetically confined plasma“), scientists explain the outcome of the nuclear fusion reaction of hydrogen-boron in an experiment in NIFS‘ Large Helical Device (LHD). This paper describes the experimental work of producing the conditions necessary for hydrogen-boron fusion in the LHD plasma and TAE’s development of a detector to make measurements of the hydrogen-boron reaction products: helium nuclei, known as alpha particles. The finding reflects years of collaborative international scientific fusion research, and represents a milestone in TAE’s mission to develop commercial fusion power with hydrogen-boron, the cleanest, most cost-competitive, and most sustainable fuel cycle for fusion.

„This experiment offers us a wealth of data to work with, and shows that hydrogen-boron has a place in utility-scale fusion power. We know we can solve the physics challenge at hand and deliver a transformational new form of carbon-free energy to the world that relies on this non-radioactive, abundant fuel,“ said Michl Binderbauer, CEO of TAE Technologies.

TAE is the world’s leading and largest private commercial fusion energy company, and this result represents an important step toward development of hydrogen-boron fusion. In layperson’s terms, the company is one step closer to the realization of a fusion power plant that will ultimately produce clean electricity, with only helium, also known as three alpha particles, as a byproduct. These three alpha particles are the hallmark of hydrogen-boron fusion energy, and inspired TAE’s founders to name the company Tri Alpha Energy, now TAE Technologies.

Pioneers in Fusion Science

More than 30 groups are now pursuing the development of fusion energy around the world, and approaches vary widely—from style of reactor configuration to the type of fuel the future reactors will rely on. Since TAE’s founding in 1998, the company has built five National Laboratory-scale devices and has successfully generated and confined fusion plasma more than 140,000 times. TAE is currently building and designing two more machines, Copernicus and Da Vinci, which will be able to demonstrate net energy and deliver power to the grid, respectively.

Inventing fusion reactors that produce net energy is one thing, delivering it as a reliable, grid-ready source of electricity is another. By choosing to pursue hydrogen-boron as a fuel cycle, TAE has anticipated the true demands of commercial, daily use of fusion energy. Most fusion efforts around the world are focused on combining hydrogen isotopes deuterium-tritium (D-T) to use as fuel, and the donut-shaped tokamak machines commonly used in fusion concepts are limited to D-T fuel. Unlike those efforts, TAE’s compact linear design uses an advanced accelerator beam-driven field-reversed configuration (FRC) that is versatile, and can accommodate all available fusion fuel cycles, including p-B11, D-T and deuterium-helium-3 (D-He3 or D3He). This benefit will uniquely enable TAE to license its technology on the way to its ultimate goal of connecting the first hydrogen-boron fusion power plant to the grid in the 2030s. With the FRC, TAE is advancing a modular and easy-to-maintain design that will have a compact footprint with the potential to take advantage of a more efficient magnetic confinement methodology, which will get up to 100x more power out, as compared to tokamaks.

As TAE’s colleagues at NIFS note, hydrogen-boron is considered an advanced fusion fuel because it „enable(s) the concept of cleaner fusion reactors. This achievement is a big first step towards the realization of a fusion reactor using advanced fusion fuel.“

As the paper published in Nature Communications puts it: „While the challenges of producing the fusion core are greater for p11B than D-T, the engineering of the reactor will be far simpler. Stated simply, the p11B path to fusion trades downstream engineering challenges for present day physics challenges. And the physics challenges can be overcome.“

The hydrogen-boron approach is part of TAE’s core vision for commercial fusion energy, born of the company’s technology co-founder Dr. Norman Rostoker’s philosophy of keeping the „end in mind.“ This vision for truly clean, abundant, cost-competitive energy is what sets TAE apart from a growing field of fusion companies. While this reaction did not produce net energy, it demonstrates viability of aneutronic fusion and reliance on hydrogen-boron.

TAE expects to demonstrate net energy on its next research reactor, Copernicus, around mid-decade.

Tradition of Scholarship and Collaboration

TAE announced its partnership with NIFS in 2021, teaming up with esteemed scholars at the inter-university research institute located in Toki City, Japan. The three-year joint research project bloomed from a longstanding collaboration between American and Japanese fusion researchers to explore aneutronic fusion.

About TAE Technologies

TAE Technologies (pronounced T-A-E) was founded in 1998 to develop commercial fusion power with the cleanest environmental profile. The company’s pioneering work represents the fastest, most practical, and economically competitive solution to bring abundant clean energy to the grid. With over 1,800 patents filed globally and over 1,100 granted, $1.2 billion in private capital raised, five generations of National Laboratory-scale devices built and two more in development, and an experienced team of over 500 employees, TAE is now on the cusp of delivering this transformational energy source capable of sustaining the planet for thousands of years.

The company’s revolutionary technologies have produced a robust portfolio of commercial innovations in large adjacent markets such as power management, energy storage, electric mobility, fast charging, life sciences, and more. TAE is based in California, and maintains international offices in the UK and Switzerland. Multidisciplinary and mission-driven by nature, TAE is leveraging proprietary science and engineering to create a bright future.

PR: TAE Technologies

PB: The team in NIFS’ Large Helical Device (LHD) Control Room