Handelsblatt

MenüZurück
Wird geladen.

09.11.2016

08:32 Uhr

25 Jahre Kernfusion

Eine Energiequelle für Millionen Jahre

Energiegewinnung nach Art der Sonne: Vor 25 Jahren gelang Forschern die erste kontrollierte Kernfusion. Doch um sie als echte Energiequelle nutzbar zu machen, muss noch ein schwieriger und teurer Weg zurückgelegt werden.

Für zwei Sekunden brannte am 9. November 1991 hier die erste kontrollierte Kernfusion der Welt. dpa

Kernfusionsanlage JET

Für zwei Sekunden brannte am 9. November 1991 hier die erste kontrollierte Kernfusion der Welt.

Culham/BerlinMit zwei Litern Wasser und einem halben Pfund Gestein lässt sich der Strombedarf einer Familie für ein ganzes Jahr decken: Die Kernfusion nach dem Vorbild der Sonne könnte der Menschheit eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle erschließen. Vor 25 Jahren zündeten Forscher das Sonnenfeuer erstmals kontrolliert auf der Erde.

Für zwei Sekunden brannte am 9. November 1991 die erste kontrollierte Kernfusion der Welt im europäischen Experimentalreaktor JET (Joint European Torus) im britischen Culham. Der internationale Testreaktor Iter, der zurzeit in Südfrankreich entsteht, soll der Technik nun den Weg in die Praxis ebnen. Dieser Weg verläuft allerdings derzeit noch holprig.

Was ist die Kernfusion?

Vorbild Sonne

Aus der Kernfusion speisen Sterne wie unsere Sonne ihren gewaltigen Energieausstoß. Dabei verschmelzen im Inneren des Sterns kleine zu größeren Atomkernen, in der Regel Wasserstoff zu Helium. Solche Prozesse sind nur bei unvorstellbar hohem Druck in einem etwa hundert Millionen Grad heißen sogenannten Plasma möglich.

Wasserstoffbombe

Die Fusion ist die Umkehrung der Kernspaltung, die in Atomkraftwerken oder -bomben abläuft und ebenfalls große Energien freisetzt. Die Fusionsenergie ist aber meist noch um ein Vielfaches höher, was sich etwa an der Zerstörungskraft von Wasserstoffbomben zeigt, die auf dem Prinzip der Kernfusion beruhen.

Zivile Nutzung

Ziel der zivilen Fusionsforschung ist es, die Kernfusion wirtschaftlich nutzbar zu machen. Unter irdischen Bedingungen verschmelzen am leichtesten die Wasserstoffsorten Deuterium und Tritium. Dabei entsteht ein Helium-Kern, darüber hinaus werden ein Neutron sowie große Mengen Energie frei. Ein Gramm Brennstoff könnte in einem Kraftwerk bis zu 90.000 Kilowattstunden an Energie erzeugen – die Verbrennungswärme von rund 11 Tonnen Kohle.

Ungelöste Probleme

Die Chancen der Technik sind groß: Verglichen mit Spaltungsreaktoren herkömmlicher Kernkraftwerke fallen in Fusionsreaktoren geringere Mengen an Radioaktivität an, Katastrophen durch unkontrollierte Kettenreaktionen sind ausgeschlossen. Eines der noch ungelösten Probleme ist aber, dass für die Aufheizung des Plasmas noch viel mehr Energie von außen aufgewendet werden muss, als das Fusionsfeuer selbst liefern kann.

Die Kernfusion gewinnt enorme Mengen Energie, indem sie leichte Atomkerne zu schwereren verschmilzt. Unsere Sonne leuchtet vor allem durch die Fusion von Wasserstoff, dem leichtesten chemischen Element, zum nächst schwereren, dem Helium. Nach diesem Vorbild sollen irdische Fusionsreaktoren die Wasserstoffvarianten Deuterium und Tritium zu Helium verschmelzen.

Energiegewinnung unter höllischen Bedingungen

Deuterium, auch als schwerer Wasserstoff bezeichnet, lässt sich aus normalem Wasser gewinnen. Tritium, sogenannter superschwerer Wasserstoff, kann ein Reaktor aus dem Leichtmetall Lithium erbrüten, das sich in Gestein findet. Der Brennstoff für die Kernfusion ist also vergleichsweise billig und im Überfluss vorhanden.

Das Fusionsfeuer zu zünden und vor allem kontrolliert aufrecht zu erhalten, ist jedoch technisch äußerst anspruchsvoll und erfordert wahrhaft höllische Bedingungen: Der Brennstoff muss auf Temperaturen von etwa 100 Millionen Grad Celsius aufgeheizt und das entstehende heiße Plasma von extremen Magnetfeldern berührungsfrei in der Brennkammer eingeschlossen werden. Berührt das Plasma die Reaktorwand, erlischt das Fusionsfeuer sofort.

Bislang hat noch kein Testreaktor mehr Energie erzeugt als in das Aufheizen und Einschließen des Plasmas hineingesteckt werden musste. Die Fusionspremiere bei JET 1991 lieferte nicht einmal ein Zehntel der Energiemenge, die zur Zündung des Feuers nötig war.

Sechs Jahre später holte JET immerhin zwei Drittel der eingesetzten Energie zurück. Für eine positive Energiebilanz ist JET jedoch zu klein. Die soll nun Iter (lateinisch: der Weg) demonstrieren und dabei mindestens zehnmal so viel Energie gewinnen wie hineingesteckt werden muss.

Direkt vom Startbildschirm zu Handelsblatt.com

Auf tippen, dann auf „Zum Home-Bildschirm“ hinzufügen.

Auf tippen, dann „Zum Startbildschirm“ hinzufügen.

×