Die Alma Mater von Iron Man hat einen Entwurf für einen echten ARC-Fusionsreaktor
Die Marvel-Filmversion von Tony Stark hat in den frühen 1990er Jahren am MIT studiert. Später baute er bei Stark Industries einen ARC-Reaktor, aber anscheinend sind einige der ersten Forschungsergebnisse, die er als Student gemacht hat, in einigen Notizbüchern irgendwo in einem staubigen Regal am MIT erhalten geblieben. Es hat nur ein paar Jahrzehnte gedauert, aber ein Team von MIT-Forschern konnte vorläufige Pläne für einen eigenen, voll funktionsfähigen ARC-Fusionsreaktor entwickeln.
ARC steht für „affordable, robust, compact“. Bei dem Entwurf handelt es sich um einen Fusionsreaktor, der auf dem Tokamak basiert und Magnetfelder nutzt, um das Plasma bei einer ausreichend hohen Temperatur (zehn bis hundert Millionen Grad Celsius) zu halten, um die für die Fusion erforderlichen Bedingungen aufrechtzuerhalten. Ein Tokamak mit der Bezeichnung ITER wird derzeit in Frankreich gebaut und könnte in den 2030er Jahren in Betrieb gehen, was mehrere Milliarden Dollar kosten würde. Eine Reihe von Forschungseinrichtungen arbeitet an neueren Ansätzen, die viel schneller und viel, viel billiger sein sollen; ARC ist der jüngste dieser Ansätze.
Was das ARC-Konzept des MIT von anderen unterscheidet, ist die Verwendung einer neuen Klasse von handelsüblichen Supraleitern, den so genannten REBCO-Supraleitern (Seltene Erden-Barium-Kupferoxid). Diese Supraleiter können innerhalb des Reaktors wesentlich höhere Magnetfelder erzeugen. Und da jede Erhöhung des Magnetfelds den Grad der Fusion um die vierte Potenz erhöht, führt die Verwendung von REBCO-Supraleitern zur nahezu Verdoppelung der Magnetfeldstärke zu einer potenziellen Steigerung der Fusionsleistung um eine Größenordnung gegenüber Standardsupraleitern.
Mit dieser enormen Leistungssteigerung konnte das MIT einen viel kleineren (und damit billigeren) Reaktor entwickeln, der dennoch erhebliche Mengen an Strom erzeugen kann. Der erste Prototyp des ARC-Reaktors wäre ein 270-MWe-Kraftwerk, das drei- bis sechsmal so viel Energie erzeugt, wie es für seinen Betrieb benötigt. Der Reaktor, der genug Energie erzeugen würde, um etwa 100 000 Haushalte zu versorgen, wäre relativ kompakt und nur halb so groß wie der ITER. Er hätte den zusätzlichen Vorteil, dass er einen Modulkern hätte, was sowohl die Wartung als auch die Durchführung von Experimenten erheblich erleichtert.
Das Reaktordesign würde auch durch die Verwendung einer Flüssigkeit (ein geschmolzenes Fluor-Lithium-Beryllium-Salz) als Abschirmmaterial, Neutronenmoderator und Wärmeaustauschmedium vereinfacht. Die Flüssigkeit umhüllt den Reaktor, wird durch die im Inneren stattfindende Fusion erhitzt und dann durch einen hocheffizienten Brayton-Zyklus-Motor geleitet, um Strom zu erzeugen.
Der ARC-Reaktor basiert fast vollständig auf bestehender, bewährter Technologie, und das MIT sagt, dass Geräte ähnlicher Komplexität und Größe innerhalb von etwa fünf Jahren gebaut worden sind. Er würde laut MIT „einen Bruchteil“ dessen kosten, was für den Bau von ITER erforderlich ist. Nach allem, was wir wissen, beträgt dieser Bruchteil neun Zehntel, aber die Folgerung ist, dass der ARC-Reaktor wesentlich billiger wäre, vor allem wegen seiner geringeren Größe.
Wie die Forscher sagen, sollten wir darauf hinweisen, dass „ein vollständiges technisches Design den Rahmen der ARC-Studie sprengen würde“. Es gibt jedoch keine theoretischen oder technologischen Hindernisse, die der Entwicklung eines technischen Entwurfs für einen ARC-Reaktor entgegenstehen. Wenn dies der Fall ist, könnte ein fertiger Reaktor bereits in zehn Jahren in Betrieb genommen werden.