Energie durch Kernfusion in nur 5 Jahren: Science-Fiction wird Realität
Bei der Kernfusion werden leichtere Atomkerne zu schwereren Atomen zusammengefügt. In einem Stern, wie in einem Fusionsgerät, bilden Plasmen die Umgebung, in der leichte Elemente verschmelzen und Energie liefern können. Wenn die Masse der entstehenden Atome geringer ist als die Masse der Atome, aus denen sie entstanden sind, wird die überschüssige Masse in Energie umgewandelt und setzt eine ungeheure Menge an Licht und Wärme frei. Die Fusion ist jener Motor, der auch die Sonne antreibt und diese Energie durch deren gigantische Schwerkraft im Zaum hält. Eine solche Energiequelle auf der Erde, natürlich in sehr viel kleinerem Rahmen, wäre unerschöpflich und gleichzeitig umweltfreundlich.
Ein brauchbarer Kernfusionsreaktor, einer der mehr Energie liefert als er verbraucht, könnte auf der Erde schon 2030 zur Verfügung stehen. Sollte ein solcher Fusionsreaktor wirklich in Betrieb gehen, könnte er den Weg für eine massive Erzeugung von sauberer Energie mittels Kernfusion ebnen.
Kernfusion – vielversprechende Tokamak Technik
Der Begriff „Tokamak“ kommt von einem russischen Akronym, das für „Ringförmige Kammer mit Magnetspulen – toroidal chamber with magnetic coils“ steht. Erstmals von der sowjetischen Forschung in den späten 60er Jahren entwickelt, hat sich der Tokamak weltweit als die vielversprechendste Konfiguration eines Magnetfusionsgeräts durchgesetzt. Das Herzstück eines Tokamak-Reaktors ist seine donutförmige Vakuumkammer. Die geladenen Teilchen des Plasmas in der Vakuumkammer können durch die massiven Magnetspulen, die um das Gefäß herum angeordnet sind, kontrolliert werden. Dies ist eine wichtige Eigenschaft, um das heiße Plasma von den Gefäßwänden fern zu halten und nicht zu beschädigen.
Der „International Thermonuclear Experimental Reactor“ (ITER) in Südfrankreich scheint aktuell hier weltweit die Vorreiterrolle zu spielen, denn die Montage der Maschinen ist bereits im Gange. Der Bau läuft bereits seit über zehn Jahren. Weder die COVID-Krise noch andere technische und politische Schwierigkeiten konnten den Bau dieses ambitionierten Kraftwerkes aufhalten.
ITER wird der größte Tokamak der Welt sein. Mehr als doppelt so groß wie die größte derzeit in Betrieb befindliche Maschine, mit dem zehnfachen Volumen der Plasmakammer. Wenn die ersten Plasmaexperimente im Jahr 2025 beginnen, wird es etwa 50 Megawatt der injizierten Wärme nutzen, um 500 Megawatt Fusionsenergie zu erzeugen. Weitreichendere Deuterium-Tritium-Fusionsexperimente werden bis 2035 folgen. Sollten all diese Experimente gut verlaufen kann die Technik, zusammen mit den erneuerbaren Energien, zu einem gelungenen Energiemix und weck von fossilen Brennstoffen führen.
Eine weitere Fusionstechnik – extrem starke Laser
Anstatt starke Magnetfelder zu verwenden um das Plasma einzuschließen, verwendet eine andere Technologie Laserpulse, um ein kleines Stück des Ausgangsmaterials zu komprimieren. So könnten viel kompaktere Geräte zur Energieerzeugung hergestellt werden, die den Einsatz in potenziellen, weltweiten Anwendungen ermöglichen. Wie bei den Tokomak-Systemen sind jedoch noch viele Innovationen und Entwicklungen erforderlich, bevor kommerzielle Laser-Systeme hergestellt werden können. Insbesondere ist eine weitere Entwicklung zur Herstellung von ausreichend leistungsstarken und effizienten Lasern erforderlich. Denn diese existieren zum aktuellen Zeitpunkt noch nicht.
Die Technik der Kernfusion zur Energieerzeugung erscheint wie aus einem Science-Fiction Roman, aber noch nie waren wir ihr so nahe wie im Moment. Wir werden bereits in wenigen Jahren sehen ob es klappt und wie die Entwicklung weiter geht.
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