1. Was ist Kernfusion und warum ist sie eine vielversprechende Technologie?
Die Kernfusion verspricht der Menschheit seit Jahrzehnten eine saubere und leistungsstarke Alternative zu bestehenden Energiequellen. Während „gewöhnliche“ Kernreaktoren schwere Atome auseinanderziehen, machen Fusionsreaktoren im Prinzip das Gegenteil: Sie verschmelzen (leichte) Atome miteinander. Bei beiden Prozessen wird Energie freigesetzt.
Auf dem Papier ist die Kernfusion sehr effizient. Kein Wunder, wenn man bedenkt, dass auch unsere Sonne in ihrem Inneren Kernfusion durchmacht. Indem Sie diesen Trick – in leicht abgewandelter Form – auf der Erde wiederholen, können Sie schließlich zehnmal mehr Energie auf dem Papier ernten, als Sie hineinstecken müssen. Darüber hinaus produziert die Kernfusion fast keinen Abfall und verwendet Atome als Brennstoff, die Sie aus Wasser extrahieren können.
2. Die Amerikaner berichten nun, dass sie erstmals mehr Energie aus der Kernfusion gewinnen als hineinstecken. Ist das richtig?
Das kommt darauf an, wie man es betrachtet. An der National Ignition Facility, wo die Amerikaner ihr neues Experiment durchgeführt haben, wird Grundlagenforschung betrieben, ohne direkte punktierte Linie für zukünftige Anwendungen wie Kraftwerke. Am 5. Dezember erzeugten sie im Labor eine Reaktion, die tatsächlich mehr Energie erzeugte, als sie hineingesteckt hatten. „Dies ist ein Fusionsdurchbruch, der in die Geschichtsbücher eingehen wird“, sagte US-Energieministerin Jennifer Granholm am Dienstag. während einer Pressekonferenz. „So sieht es aus, wenn Amerika die Führung übernimmt.“
Eine großartige Leistung, findet der Physiker Marco de Baar vom niederländischen Energieforschungsinstitut Differ. „Was sie hier gemacht haben, ist wissenschaftlich wirklich clever und technisch sehr interessant“, sagt er.
Übrigens gelang es Physikern desselben Experiments bereits im Januar, ihrem Fusionsprozess eine kleine Menge Energie zu entziehen. Sie haben dieses kleine bisschen jetzt auf eine ernsthafte Menge skaliert. Die Reaktion erzeuge nun netto zwanzig Prozent mehr Energie als sie reinsteckten, berichteten sie am Dienstagabend.
Aber für dieses Nettoergebnis muss man die Reaktion isoliert betrachten. Wenn Sie herauszoomen, kostet die gesamte Peripherie immer noch viel Energie. Für ihr Experiment nutzten sie beispielsweise Laserpulse, die der größte Laser der Welt erzeugt. Dieser Laserstrahl teilt sich in 192 Strahlen auf, die aus verschiedenen Richtungen auf eine Kugel mit einem Durchmesser von 10 Metern schießen. In dieser Kugel befindet sich ein Zylinder, der eine kleine Brennstoffkapsel enthält. Weil die Laserstrahlen den Zylinder erhitzen, wird im Inneren Strahlung erzeugt, die die kleine Kapsel zum Implodieren bringt. Dann findet eine Kernfusion statt.
Rechnet man dann noch die Energiekosten des gesamten Experiments zusammen – also nicht nur die Reaktion selbst, sondern auch alle Laser und andere Geräte – kostet der Prozess immer noch Energie. Kernfusionsreaktoren rentabel zu machen, ist daher keine Pfründe. Daran arbeiten Physiker seit Jahrzehnten. Am nächsten kommt er bisher dem experimentellen europäischen Kernfusionsreaktor JET, der im Februar den Rekord für die meiste von einem Fusionsreaktor erzeugte Energie aufstellte.
Das war immer noch nicht mehr, als sie vorne hineinstecken mussten, aber das war nicht beabsichtigt. JET ist ein Physik-Testmodell, ein Vorläufer des deutlich leistungsstärkeren Testreaktors ITER, der derzeit in Frankreich gebaut wird und 2035 fertiggestellt werden soll. Erst der um das Jahr 2050 erwartete Nachfolgereaktor DEMO wird als Kraftwerk dienen können, das tatsächlich nutzbare Energie erzeugt.
3. Stehen wir mit diesem Durchbruch kurz vor der Lösung des Energieproblems?
Wenn Sie den Schlagzeilen vor der Ankündigung am Dienstagabend glauben, ja. Durchbruch in der Fusionsenergie durch die Vereinigten Staaten schürt die Hoffnung auf saubere Energie das Finanzzeiten am vergangenen Wochenende die Nachrichten zuerst. Durchbruch in der Kernfusion kann fast unendliche Energie bedeuten die britische Zeitung Der Wächter etwas mehr oben drauf.
„Unsinn“, antwortet De Baar, der auch am ITER-Projekt beteiligt ist. „All diese Schlagzeilen, die sagen, dass wir das Energieproblem fast gelöst haben, machen mir wirklich Angst.“ Er nennt die Erwartungen, die solche Nachrichten wecken, gefährlich. „Die Politik wird bald denken, dass wir am Energieproblem nichts mehr unternehmen müssen, weil eine Revolution bevorsteht.“
Noch ist nicht bekannt, wie die im Experiment in den Vereinigten Staaten verwendete Technologie zu einem praktischen Kraftwerk führen soll. „Niemand hat ein Reaktorkonzept für diese Technologie“, sagt De Baar. „Es wäre auf jeden Fall interessant, wenn sie dafür einen Plan hätten. Aber dann müssen sie immer noch von vorne anfangen.‘
Laut De Baar wird die Kernfusion als nutzbare Möglichkeit zur Energiegewinnung über ITER und dessen Nachfolger DEMO frühestens um 2050 etwas produzieren. Zu spät für die aktuelle Energiewende, aber möglicherweise interessant für die Zeit danach.