100 MILLIONEN GRAD FÜR DIE ELEKTRONEN EINER KOMPAKTEN FUSIONSANLAGE

In einem künftigen Fusionsreaktor, der von selbst „brennt“, werden die bei der Fusion erzeugten Alphateilchen den Großteil ihrer Energie über Stöße an die Elektronen des Plasmas abgeben. Wie heiß diese Elektronen werden und wie schnell ihre Wärme entweicht, wird weitgehend darüber entscheiden, wie gut der Reaktor funktioniert.

Eine Möglichkeit, Elektronen direkt zu heizen, sind Mikrowellen: die Elektron-Zyklotron-Resonanzheizung, kurz ECRH. Sie dürfte in künftigen kompakten Fusionsanlagen immer wichtiger werden. Doch Experimente an sphärischen Tori – sehr kompakten Anlagen, die Plasma in einem Magnetfeld einschließen – wurden meist mit Strahlen schneller neutraler Teilchen geheizt und mit heißen Ionen untersucht. Plasmen, in denen heiße Elektronen fast nur durch Mikrowellen geheizt werden, sind laut den Autoren noch weitgehend unerforscht.

Schuss 18325

Guang Yang, Yuejiang Shi und das Team der EXL-50U, eines sphärischen Torus, den die Firma ENN Fusion in Peking betreibt, berichten von einer solchen Entladung. Während des Schusses 18325 führte das Plasma etwa 500 Kiloampere und wurde nur mit Mikrowellen bei 50 Gigahertz geheizt, aus zwei Systemen, die nacheinander eingesetzt wurden: einem ersten Einkoppler mit etwa 230 Kilowatt bis 0,5 Sekunden, dann einem zweiten mit etwa 200 Kilowatt.

Solange der erste Einkoppler lief, blieben die Elektronen im Kern bei etwa 2 keV.
Nach dem Wechsel stieg ihre Temperatur rasch. Bei 0,60 Sekunden maß eine Laserdiagnostik (Thomson-Streuung) im Zentrum etwa 10 keV. Weil die Fehlerbalken groß sind, behält das Team 8,6 keV – 100 Millionen Kelvin – als vorsichtige Untergrenze.
Die heiße Phase dauerte etwa 150 Millisekunden, bei einer sehr geringen Kerndichte von etwa 0,4 × 10¹⁹ Teilchen pro Kubikmeter, bevor sie zusammenbrach, als der Strom zurückgefahren wurde und die Dichte stieg.

Diagrammfelder: Zeitverläufe von Schuss 18325, ein scharf gipfelndes Profil der Elektronentemperatur, das Temperaturverhältnis gegen die Dichte und Modellierungsergebnisse.

Schuss 18325 an der EXL-50U: Die Elektronentemperatur im Kern (Feld a6) erreicht nach dem Wechsel zum zweiten Mikrowellensystem um 0,6 s ihren Höhepunkt; Feld B zeigt das scharf gipfelnde Temperaturprofil. — Abbildung 1, Yang et al. (2026), arXiv:2610.14684.

Da sich die eingekoppelte Leistung beim Wechsel kaum änderte, führen die Autoren den Sprung auf eine Änderung dessen zurück, wo der zweite Einkoppler seine Energie deponiert – laut ihrem Strahlverfolgungsmodell (ray tracing) abseits der Achse. Der genaue Mechanismus und die Frage, ob die unterschiedliche Polarisation der beiden Wellen die entscheidende Ursache ist, bleiben offen.

Heiße Elektronen, kalte Ionen

Das Temperaturprofil ist stark gipfelnd: Auf halbem Weg zum Rand fällt es auf etwa 1 keV, während die Dichte nahezu flach bleibt. Die Wärme ist dicht an der Achse konzentriert.

Die Ionen wurden während des heißen Fensters nicht gemessen. Am selben Tag fand ein Röntgenspektrometer Kernionen um 0,5 keV, und bei benachbarten Schüssen wuchs das Verhältnis von Elektronen- zu Ionentemperatur, je geringer die Dichte war. Anders gesagt: Bei geringer Dichte sind die Elektronen und Ionen dieses Plasmas stark entkoppelt – die 100 Millionen Grad gehören allein den Elektronen.

Das Team hat auch modelliert, wie die Wärme entweicht. Die Wärme der Elektronen entweicht 100- bis 10.000-mal schneller, als die einfachste Stoßtheorie vorhersagt – was Physiker anomalen Transport nennen –, nahe der Achse allerdings weniger. Simulationen deuten auf zwei Arten kleinskaliger Instabilität hin, eine im Kern und eine auf halbem Radius; die Autoren betonen, dass dies keine quantitative Vorhersage des Wärmeverlusts ist.

Was man im Hinterkopf behalten sollte

Die zentrale Temperatur ist mit Vorbehalten verbunden, die die Autoren benennen. Die Messung ist bei so geringer Dichte verrauscht; sie setzt voraus, dass die Elektronen einer normalen thermischen Verteilung folgen, und mögliche „nichtthermische“ schnelle Elektronen, die die Mikrowellen erzeugen, werden nicht aufgelöst. Der Verunreinigungsgrad des Plasmas wurde angenommen, nicht gemessen.

Außerdem ist ein Interessenkonflikt zu erwähnen. Die Autoren sind mit ENN Fusion verbunden, der Privatfirma, die die EXL-50U betreibt, und die Arbeit wurde von einem ENN-Unternehmen finanziert. Sie erklären, keine Interessenkonflikte zu haben, und geben an, dass der Geldgeber keine Rolle in der Studie spielte. Dennoch berichtet hier eine Firma über einen Leistungsmeilenstein ihrer eigenen Anlage, in einem kurzen Preprint, der kein Peer-Review durchlaufen hat.