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Fusionsreaktor EAST: Chinesen brechen Dichtegrenze für stabiles Plasma


Chinesische Wissenschaftler haben nach eigenen Angaben am Fusionsreaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), auch „künstliche Sonne“ genannt, erstmals ein theoretisch vorhergesagtes Betriebsregime erreicht, in dem die übliche Dichtegrenze nicht mehr gilt: Sie erzielten eine Plasmadichte, die 30 bis 65 Prozent über dem sogenannten Greenwald-Limit liegt – ohne, dass das Plasma instabil wurde. Damit gelang nach Darstellung des Teams der erste experimentelle Nachweis des „dichtefreien Regimes“, wie die Forscher in der Fachzeitschrift Science Advances berichten.

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Bei der Kernfusion werden leichte Atomkerne – typischerweise die Wasserstoffvarianten Deuterium und Tritium – zu schwereren Heliumkernen verschmolzen. Dieser Prozess setzt enorme Energie frei und treibt auch unsere Sonne an. Damit die Reaktion auf der Erde in einem Reaktor funktioniert, muss das Plasma drei Bedingungen erfüllen: extrem hohe Temperaturen von über 100 Millionen Grad, eine ausreichend lange Einschlusszeit und eine möglichst hohe Dichte. Je mehr Teilchen auf engem Raum zusammenkommen, desto häufiger kollidieren und verschmelzen sie – und desto mehr Energie wird freigesetzt. Tatsächlich skaliert die Fusionsleistung mit dem Quadrat der Brennstoffdichte.

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Wir haben Ende 2024 die Kernfusionsanlage Wendelstein 7-X des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Greifswald besucht.

In Tokamaks – ringförmigen Reaktoren, die das Plasma mit starken Magnetfeldern einschließen – gilt eine empirische Obergrenze für die erreichbare Plasmadichte. Diese nach dem US-Physiker Martin Greenwald benannte Grenze beschreibt den Punkt, ab dem das Plasma instabil wird und zusammenbricht. Solche „Disruptions“ können den Reaktor beschädigen und müssen vermieden werden. Der übliche Betriebsbereich am EAST liegt nach Angaben der Forscher bei 0,8 bis 1,0 der Greenwald-Dichte.

Zwar wurde die Greenwald-Grenze bereits in früheren Experimenten überschritten – etwa an den Tokamaks ASDEX Upgrade und DIII-D, wo mit Pellet-Injektion Dichten bis etwa 1,5-fach über dem Limit erreicht wurden. Das Neue an den EAST-Experimenten ist jedoch die Methode und der theoretische Rahmen.

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Im Mai 2024 hatte ein Team am US-amerikanischen DIII-D-Tokamak die Greenwald-Grenze um 20 Prozent überschritten – allerdings nur für 2,2 Sekunden. Die chinesischen Experimente am EAST erreichten laut den veröffentlichten Daten Plasmaentladungen von etwa 6 bis 7 Sekunden Dauer – also rund dreimal so lange. Zudem übertraf die erreichte Dichte mit bis zu 65 Prozent über dem Greenwald-Limit den Wert der US-Experimente deutlich.

Diese Kombination aus höherer Dichte und längerer Dauer deutet darauf hin, dass das Verfahren einen stabileren Betriebsmodus ermöglicht. Für künftige Fusionskraftwerke wäre das entscheidend: Sie müssten hohe Dichten über Minuten oder sogar Stunden aufrechterhalten können.

Das Team am EAST in Hefei kombinierte zwei Maßnahmen bereits während der Startphase des Reaktors: Zum einen setzten die Forscher sogenannte Elektronenzyklotronresonanzheizung (ECRH) ein – dabei werden Mikrowellen eingestrahlt, die gezielt die Elektronen im Plasma aufheizen. Zum anderen erhöhten sie den Anfangsdruck des Brenngases Deuterium.

Diese Kombination führte zu einer kühleren Randzone des Plasmas an den Reaktorwänden. Das ist entscheidend: Bei niedrigeren Temperaturen werden weniger Atome aus dem Wandmaterial – hier Wolfram – herausgeschlagen. Diese Verunreinigungen würden sonst ins Plasma gelangen und es durch Abstrahlung von Energie abkühlen. Durch die Optimierung der Plasma-Wand-Wechselwirkung von Beginn an wurden Verunreinigungen und Energieverluste reduziert. Mit saubererem Plasma blieb die Entladung stabil, obwohl die Dichte das 1,3- bis 1,65-fache der Greenwald-Grenze erreichte.

Die Experimente bestätigen nach Angaben der Autoren eine 2022 von Physikern um Dominique Escande vom französischen Forschungszentrum CNRS und der Universität Aix-Marseille aufgestellte Theorie zur „Plasma-Wand-Selbstorganisation“ (PWSO). Diese unterscheidet zwei Betriebsbereiche: Im klassischen „Dichtegrenz-Regime“ ist die Plasmatemperatur an den Reaktorwänden relativ hoch, was zu stärkerem Abtrag von Wandmaterial führt – hier gilt die bekannte Greenwald-Grenze. Im sogenannten „dichtefreien Regime“ hingegen ist die Wandtemperatur so niedrig, dass kaum Material abgetragen wird und das Plasma sauber bleibt. Der Begriff „dichtefrei“ bedeutet dabei nicht, dass das Plasma keine Dichte hat, sondern dass keine praktische Dichtegrenze mehr existiert – die theoretische Obergrenze verschiebt sich zu extrem hohen Werten.

Entscheidend für den Zugang zum dichtefreien Regime ist laut der Theorie die Verwendung von Hochtemperatur-Metallen wie Wolfram als Wandmaterial: Das Schwermetall gibt bei niedrigen Temperaturen kaum Partikel an das Plasma ab, anders als etwa Kohlenstoff. Die EAST-Experimente haben dieses Konzept nach Darstellung der Forscher nun erstmals experimentell bestätigt.

Der EAST-Reaktor hatte bereits im Januar 2025 einen Rekord aufgestellt: Damals gelang es, ein Plasma mit über 100 Millionen Grad Celsius knapp 18 Minuten lang stabil zu halten. Die jetzt veröffentlichten Ergebnisse zur Dichtegrenze stammen aus einer anderen Versuchsreihe und adressieren einen anderen Aspekt der Fusionsforschung: Während der Januar-Rekord die Einschlusszeit maximierte, ging es nun darum, die höchstmögliche Dichte zu erreichen – zwei Parameter, die sich bislang gegenseitig einschränkten.

Die Ergebnisse könnten einen Weg zeigen, die Leistung von Fusionsreaktoren zu steigern. Das Verfahren ließe sich prinzipiell auch auf andere Anlagen übertragen – einschließlich des internationalen Forschungsreaktors ITER, der derzeit in Südfrankreich gebaut wird und an dem auch China beteiligt ist. In Deutschland betreibt das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik zwei wichtige Versuchsanlagen: den Tokamak ASDEX Upgrade in Garching und den Stellarator Wendelstein 7-X in Greifswald.

Als nächsten Schritt wollen die chinesischen Forscher das Verfahren im sogenannten H-Mode testen – einem besonders effizienten Betriebsmodus, bei dem das Plasma von einer Randbarriere eingeschlossen wird und weniger Energie verliert. „Wir planen, die neue Methode bald während des Hocheinschluss-Betriebs am EAST anzuwenden, um das dichtefreie Regime unter Hochleistungs-Plasmabedingungen zu erreichen“, sagte Associate Prof. Yan. Gelänge das, wäre es ein weiterer Schritt auf dem langen Weg zur kommerziellen Kernfusion.


(vza)



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Kommentar zur Bediensicherheit moderner Motorräder: Eingebaute Ablenkung


Jeder kennt die Situation, wenn Menschen, die in ihr Smartphone vertieft sind, auf dem Bürgersteig fast in einen hineinlaufen. Jetzt stelle man sich vor, die Person wäre mit 100 km/h unterwegs – eine Kollision wäre unausweichlich. Bei Motorrädern besteht genau diese Gefahr durch immer mehr eingebaute Ablenkung.

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Der ADAC hat Ende Januar erneut davor gewarnt, dass durch den Trend zu immer mehr Funktionen und komplexeren Bedienungen im Auto die Gefahren zunehmen. So fiel die durchschnittliche Note für Bediensicherheit von 2,3 im Jahr 2019 auf 2,7 im vergangenen Jahr. Leider entwickelt sich diese Gefahr parallel dazu auch bei Motorrädern. TFT-Displays sind mittlerweile Standard und Bluetooth-Konnektivität zum Smartphone bei aktuellen Modellen üblich.

Viele Motorräder haben nur kleine TFT-Displays von fünf Zoll oder sogar weniger, und die sind zudem noch überfrachtet. Es werden nicht nur Geschwindigkeit, Drehzahl und diverse Motordaten angezeigt, sondern auch Assistenzfunktionen. Dazu per Bluetooth eine Flut von Informationen und Funktionen, die eher in den Bereich Freizeit gehören, wie das Abspielen von Musik. Die Aufmerksamkeit des Fahrers wird unwillkürlich abgelenkt, wenn plötzlich auf dem Display aufflackert, dass eine Nachricht auf dem Handy eingegangen ist.


Motorrad-Display

Motorrad-Display

Motorrad-Displays spiegeln und stellen Zahlen zu klein dar. Besser wäre wenigstens eine Instrumentendarstellung mit Zeigern, noch sicherer aber traditionelle Instrumente.

(Bild: Ingo Gach / heise Autos)

Ein Motorradfahrer, der auf der Landstraße bei Tempo 100 den Blick nach unten auf seine Instrumente richtet, legt pro Sekunde 27,78 m im Blindflug zurück. Die Suche im Display kann auch längere Zeit in Anspruch nehmen, gerade beim Versuch, die winzigen Zahlen und Buchstaben zu entziffern. Mancher wünscht sich verzweifelt eine Lupe. Erschwerend kommt heute oft hinzu, dass die Informationen im elektronischen Display dicht gedrängt und unlogisch verstreut liegen. Da wird schon mal der Tageskilometerzähler mit der Motortemperatur verwechselt oder die Batteriespannung mit der Außentemperatur.


Royal_Enfield_Tacho

Royal_Enfield_Tacho

Tacho einer Royal Enfield Shotgun 650 (Test) mit Kontrolleuchten. Mehr Information benötigt kein Mensch.

(Bild: Florian Pillau / heise Medien)

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Wer eine bestimmte Information haben will oder eine Einstellung ändern möchte, muss meist in den verschachtelten Menüs suchen, was mit viel Drückerei auf eng zusammenliegenden Tasten (schon wieder die falsche erwischt!) oder Fummeln an Scrollrädern am Lenker verbunden ist. So kann das Einstellen der Griffheizungsstufe oder der Traktionskontrolle schon mal ausarten, wenn sie sich im fünften Untermenü versteckt. Selbst wer vorher die Bedienungsanleitung auswendig gelernt hat, wird längere Zeit mit dem Durchklicken im Menü beschäftigt sein und nicht auf den Verkehr achten. Da gerät das Motorrad schon mal auf die Gegenfahrbahn oder das vorfahrtberechtigte Auto wird nicht wahrgenommen.


Linkes Lenkerende Kawasaki Z 1100 SE

Linkes Lenkerende Kawasaki Z 1100 SE

Schalter-Dschungel mit Vertipp-Garantie am linken Lenkerende der Kawasaki Z 1100 SE (Test)

(Bild: Ingo Gach / heise Medien)

Eine weitere Innovation findet in Motorrad-Cockpits langsam Einzug: Touchscreens. Was bei einem Smartphone praktisch ist, kann auf dem Bike schnell zum Albtraum werden. Denn um das Display zu berühren, muss die Hand vom Lenker genommen werden. Doch egal, ob dann keine Hand an der Vorderradbremse oder am Kupplungshebel ist: In einer Notsituation fehlt die entscheidende Sekunde, die zur Reaktionszeit hinzukommt, um einen Unfall zu verhindern, weil erst nach dem Hebel gegriffen werden muss. Einhändige Vollbremsungen funktionieren nicht.

Der neueste Schrei sind bis zu sieben Zoll große TFT-Displays aus dem Zubehörhandel. Meist stammen sie aus China und kosten kaum mehr als 100 Euro. Am Lenker befestigt können sie Apple CarPlay oder Android Auto darstellen. Allerdings verschwinden die Motorrad-Instrumente mit den wichtigen Informationen teilweise oder sogar gänzlich dahinter. Auf den Zusatz-Displays kann der Fahrer während der Fahrt über den Touchscreen Apps aufrufen.

Es besteht bei einigen Herstellern sogar die Möglichkeit, über mitgelieferte Mini-Kameras das Geschehen vor (!) und hinter dem Motorrad auf dem Bildschirm zu verfolgen. Kein Witz. Es braucht nicht viel Fantasie, um zu begreifen, wie gefährlich die Ablenkung durch die Elektronik ist. Niemand verlangt von den Motorradherstellern, wieder zum analogen Tacho zurückzukehren, aber ein benutzerfreundlicheres Informationssystem mit vereinfachter Bedienung wäre bei vielen Modellen dringend erforderlich.


(fpi)



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Digitalisierung an Schulen: Studien warnen vor Leistungsabfall



Bernd Müller

Ein Computerkabinett in einer Schule. Auf jedem Tisch steht ein Monitor.

(Bild: Frame Stock Footage / Shutterstock.com)

Millionen für Tablets und KI an Schulen – doch Studien zeigen: Ohne Konzept kann Digitalisierung Lernen und Konzentration verschlechtern. (Teil 2 und Schluss)

Im ersten Teil dieses Berichts haben wir gesehen, wie die große Vision der digitalen Schule an der Realität scheitert: an geteilten Zuständigkeiten, an bürokratischen Hürden, an Laptops, die ungenutzt in Schränken verstauben, an einem KI-Chatbot, dessen Ergebnisse Lehrer nicht verwenden können. Doch all das ist nur die Oberfläche.

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Digitalisierung an Schulen: Ein wiederkehrendes Muster des Scheiterns

Was wir in Brandenburg beobachten, ist keineswegs neu. Larry Cuban, emeritierter Professor an der renommierten Stanford University und ehemaliger Oberschulrat, hat dieses Muster bereits vor Jahrzehnten beschrieben.

In seinem Buch „Lehrer und Maschinen“ analysiert er die aufeinanderfolgenden Zyklen des technologischen Fortschritts in Schulen – und kommt zu einem ernüchternden Befund: Die von den Befürwortern neuer Technologien geweckten Erwartungen werden nur in geringem Maße erfüllt, und der Ablauf ist scheinbar immer derselbe.

EdTech seit Jahrzehnten: Warum neue Technologien Schulen selten verändern

Ein Zyklus beginnt, so Cuban, mit großen Versprechungen der Technikentwickler und deren Forschung. Dann nehmen die Lehrer die neuen Werkzeuge kaum an, ein wirklicher akademischer Fortschritt bleibt aus.

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Dies führe immer wieder zu den gleichen Vermutungen: Es liege an der fehlenden finanziellen Ausstattung, am Widerstand der Lehrkräfte oder an der lähmenden Schulbürokratie. Dennoch würden die Behauptungen der Vorreiter von niemandem infrage gestellt.

Da die versprochenen Fortschritte weiter auf sich warten lassen, werden letztlich die Maschinen für den Misserfolg verantwortlich gemacht. Und dann? Es dauert nicht lange, dann wird den Schulen die nächste Generation der Technik verkauft, und der für die Hersteller gewinnbringende Zyklus geht von vorn los.

Die ungenutzten Laptops in Brandenburg, der verschmähte KI-Chatbot Telli, die Klagen über zu wenig Fortbildung und zu starre Förderrichtlinien – es ist, als hätte Cuban das Drehbuch für genau diese Situation geschrieben. Vor Jahrzehnten.

Doch die eigentlich beunruhigende Frage liegt noch tiefer. Sie wird in den offiziellen Dokumenten kaum gestellt, aber sie drängt sich auf, je länger man wissenschaftliche Studien wälzt: Was passiert eigentlich mit unserer Fähigkeit zu lernen und zu denken, wenn wir immer mehr davon an Maschinen abgeben?

Diese Frage stellt sich besonders dann, wenn Digitaltechnik ohne ein durchdachtes pädagogisches Konzept in die Klassenzimmer kommt. Wenn Schüler zwar Tablets und Laptops bedienen, aber niemand ihnen zeigt, wie sie diese Werkzeuge zum aktiven, selbst gesteuerten Lernen nutzen können. Wozu sie ja erst einmal befähigt werden müssten – durch Lehrkräfte, die selbst kaum fortgebildet werden.

Studien zeigen: Nicht Technik, sondern Pädagogik entscheidet über Lernerfolg

Die wissenschaftliche Forschung ist hier mittlerweile erstaunlich eindeutig: Nicht die Technik selbst ist entscheidend, sondern das pädagogische Konzept dahinter. Digitale Werkzeuge können das Lernen verbessern – aber nur, wenn sie gezielt und reflektiert eingesetzt werden. Ohne ein solches Konzept, das zeigen aktuelle Studien, kann die Technik die Lernleistung sogar verschlechtern.

Die bloße Anwesenheit von Bildschirmen im Klassenzimmer ist kein Fortschritt. Sie kann sogar ein Rückschritt sein.

Und genau das ist das Problem: In Brandenburg werden Millionen in Hardware investiert, aber für die pädagogische Begleitung fehlen Zeit, Personal und wohl auch der politische Wille. Die Geräte sind da. Die Konzepte nicht.

Smartphones in der Schule: Studien belegen Leistungsabfall durch Ablenkung

Nehmen wir für einen Moment an, alle technischen Probleme wären gelöst – das Geld ist da, die IT-Experten sind da, das WLAN läuft. Was passiert dann am ersten Tag im Klassenzimmer?

Sofort taucht ein viel alltäglicheres, aber vielleicht noch größeres Problem auf: das private Smartphone in jeder Hosentasche.

Die Forschung dazu ist ziemlich eindeutig. Studien aus England und Spanien haben gezeigt, dass Handyverbote an Schulen die Leistungen der Schüler im Schnitt verbessern – und ganz besonders profitieren die leistungsschwächeren Schüler.

Was auch logisch erscheint: Wer sich ohnehin schon schwertut, dürfte für die schnelle Dopamin-Dusche von TikTok natürlich viel anfälliger sein.

Die große PISA-Studie von 2022 bestätigt das: Schulen mit Handyverboten schneiden besser ab. Aber selbst an den Schulen, die offiziell ein Verbot haben, gaben 29 Prozent der Schüler an, ihr Handy trotzdem mehrmals am Tag zu nutzen. Fast jeder Dritte ignoriert das Verbot also einfach.

Die Zerrissenheit zeigt sich auch bei den Jugendlichen selbst. Die Mehrheit ist gegen ein Verbot – sie sagen, sie benötigen das Gerät für Kommunikation und Recherche. Gleichzeitig geben aber 71 Prozent, eine riesige Mehrheit, zu, dass ein Verbot ihnen helfen würde, sich besser zu konzentrieren.

Sie wissen also ganz genau, dass das Gerät ihnen schadet. Aber der Drang, es zu nutzen, ist stärker.

Die Lehrer stecken mittendrin in dieser Zwickmühle. Laut einer EU-Umfrage vom Juni 2025 sieht eine absolute Mehrheit der Lehrkräfte negative Auswirkungen auf die Konzentration und über die Hälfte sogar auf die soziale Interaktion.

Eine niederländische Monitoring-Studie hat genau das untersucht: Dort, wo es strikte Regeln gibt, berichten Lehrer und sogar Schüler von einem besseren Sozialklima. In den Pausen wird wieder mehr geredet, es wird gespielt, es gibt mehr direkten Augenkontakt. Die Niederländer haben dafür ein wunderbares Modell entwickelt: „Thuis of in de kluis“ – zu Hause oder im Spind.

Doch das Problem verschwindet nicht immer, es verlagert sich nur. Das ist der sogenannte Verdrängungseffekt: Wenn das Handy im Spind ist, klappen manche Schüler eben den Laptop auf und sind dann dort auf Social Media. Man verbannt also das private Ablenkungsgerät, um dann das schulische Ablenkungsgerät einzuführen.

Das wirkt nicht zu Ende gedacht.



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Mercedes CLA 250+ im Test: Verbraucht wenig, kommt weit, lädt schnell


Es ist bitterkalt in Norddeutschland. Der Ostwind baut Schneewehen auf die Landstraßen, die wie Sanddünen aussehen. Der permanente Frost ist die ideale Voraussetzung, um den Mercedes CLA 250+ unter harten Bedingungen zu testen: Was bleibt dann übrig vom Versprechen der bis zu 792 km Normreichweite und 22 Minuten für die Aufladung von 10 auf 80 Prozent? Der Preis für den Mercedes W174: Ab 55.728 Euro für den 250+, der zur Prüfung nach Hamburg gebracht wurde. Günstiger wird es mit batterieelektrischem Antrieb nur mit dem CLA 200 (541 km), der mindestens 49.421 Euro kostet. Den ersten Rabatt räumt Mercedes übrigens schon im Konfigurator ein.


VW Golf Rad

VW Golf Rad

Dieser Mercedes ist eine Besonderheit, weil er eine neue Ära für das Unternehmen verkörpert: Er hat eine Traktionsbatterie mit 85 kWh Netto-Energieinhalt und 800 Volt Systemspannung. Die Batteriezellen haben eine Anode mit Siliziumbeimischung für gute Ladeperformance. Der CLA verfügt außerdem über ein Zweiganggetriebe sowie einen Luftwiderstandsbeiwert von cW 0,21, um die Effizienz bei hohen Geschwindigkeiten zu verbessern. Nur optisch ist der elektrische CLA kaum vom CLA mit Verbrennungsmotor zu unterscheiden.

  • dritte Generation
  • seit 2025 auf dem Markt, erstmals auch als Elektroauto
  • Leistung der Versionen 165, 200 und 260 kW
  • Batterien mit 58, 71 und 85 kWh
  • Preis ab 49.421 Euro

Der Aufwand macht sich bezahlt: Der Stromverbrauch des CLA 250+ war trotz Winterreifen und grimmigem Wetter sehr niedrig. Bei Richtgeschwindigkeit auf der Autobahn lag das Mittel aus mehreren Messungen bei 20,4 kWh/100 km. Das entspricht einer Reichweite von 417 km. Nochmals effizienter war der CLA 250+ bei 120 km/h im Bundesland Bremen (mehr ist verboten), wo der Bordcomputer 16,7 kWh/100 km anzeigte. Im Überlandbetrieb waren es 17,1 kWh/100 km und im fließenden Stadtverkehr 15,7 kWh/100 km. Diese Werte sind real, sie sind sehr gut und dennoch Extremwerte. So ist es mit jedem Antrieb: Im Winter steigt der Verbrauch, bei gemäßigten Temperaturen rund um 20 Grad Celsius ist er optimal. Mehr geht natürlich immer. So quittierte der Mercedes CLA die schnelle Autobahnhatz bei 160 bis 180 km/h mit circa 30 kWh/100 km, und mit aktiver Vorkonditionierung, die bei diesen Temperaturen ordentlich zu tun bekommt, waren es bei 130 km/h 23 bis 24 kWh/100 km.


Das war die Leseprobe unseres heise-Plus-Artikels „Mercedes CLA 250+ im Test: Verbraucht wenig, kommt weit, lädt schnell“.
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