\u00dcber Jahrzehnte haben Physiker daran get\u00fcftelt — nun ist es gelungen: US-Forscher haben bei der Kernfusion erstmals m.<\/b>
\n\u00dcber Jahrzehnte haben Physiker daran get\u00fcftelt \u2013 nun ist es gelungen: US-Forscher haben bei der Kernfusion erstmals mehr Energie erzeugt als verbraucht. Mit dem Erfolg r\u00fcckt eine \u00c4ra gr\u00fcner Energie n\u00e4her. Doch noch gibt es viele H\u00fcrden.
Washington \u2013 Dieser Durchbruch k\u00f6nnte eine neue \u00c4ra der Energiegewinnung einleiten. Beim Prozess der Kernfusion haben Forscherinnen und Forscher erstmals mehr Energie erzeugt als investiert. US-Energieministerin Jennifer Granholm sprach am Dienstag bei der Bekanntgabe in Washington von \u201eeiner der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts\u201c. Damit k\u00f6nnte die Kernfusion als gr\u00fcne und klimaneutrale Form der Energiegewinnung in erreichbare N\u00e4he r\u00fccken.
Experten sprechen unisono von einem Durchbruch. \u201eDas beweist, dass das lange verfolgte Ziel, der «Heilige Gral» der Kernfusion, tats\u00e4chlich erreicht werden kann\u201c, erkl\u00e4rt der Physiker Jeremy Chittenden vom Imperial College London. Gleichzeitig verweisen alle Experten darauf, dass die kommerzielle Nutzung der Technologie damit zwar n\u00e4her r\u00fcckt, aber noch immer in weiter Ferne liegt.
Bei der Kernfusion werden kleine Atomkerne miteinander verschmolzen \u2013 fusioniert -, dabei wird Energie frei. \u201eKernfusion ist die Mutter aller Energie im Universum\u201c, sagt der Physiker Markus Roth von der TU Darmstadt. \u201eSo funktioniert jeder Stern.\u201c
Das Prinzip ist leicht erkl\u00e4rt: In Sternen wie unserer Sonne wird bei gro\u00dfer Hitze und unter ungeheurem Druck Wasserstoff zu Helium fusioniert. Die dabei frei werdende Energie versorgt etwa die Erde mit Licht und W\u00e4rme.
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In irdischen Fusionsreaktoren werden die Kerne der Wasserstoff-Isotope Deuterium und Tritium zu Heliumkernen verschmolzen. Deuterium und Tritium werden auch schwerer und \u00fcberschwerer Wasserstoff genannt. Denn w\u00e4hrend gew\u00f6hnliche Kerne von Wasserstoff-Atomen nur ein Proton enthalten, hat Deuterium zus\u00e4tzlich noch ein Neutron, Tritium sogar zwei Neutronen.
Normalerweise verhindert die Absto\u00dfung gleichnamiger Ladungen \u2013 hier der positiv geladenen Protonen \u2013 die Vereinigung zu einem gemeinsamen Atomkern. Erst extrem hohe Temperaturen geben den Kernteilchen so viel Energie, dass sie beim Zusammenprall die Absto\u00dfungsbarriere \u00fcberwinden und fusionieren. Bei dieser Fusion entstehen freie hochenergetische Neutronen. Deren Energie w\u00fcrde bei einem Fusionskraftwerk Wasser erhitzen, der Wasserdampf eine Turbine antreiben \u2013 wie bei anderen Kraftwerken auch. F\u00fcr die n\u00f6tige Temperatur sorgte beim Erfolgs-Experiment die st\u00e4rkste Laseranlage der Welt.
Ebenso wie die Kernspaltung gewinnt auch die Kernfusion Energie aus den Bindungskr\u00e4ften von Atomkernen. Doch bei der Kernkraft werden gro\u00dfe Atomkerne aufgespalten, was Risiken birgt \u2013 etwa die enorme Resthitze oder den Jahrtausende strahlenden Atomm\u00fcll. Die Kernfusion dagegen ist sicher: Bei einer St\u00f6rung w\u00fcrde die Temperatur fallen und die Reaktion abbrechen. Sch\u00e4dliche Nebenprodukte gibt es nicht.
Beim jetzigen Experiment in der National Ignition Facility des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien hatten 192 Laser die nur wenige Millimeter gro\u00dfe Brennstoffkammer, die winzige Mengen Wasserstoff enthielt, auf mehr als drei Millionen Grad erhitzt. LLNL-Direktorin Kimberly Budil zufolge ben\u00f6tigte die Anlage 300 Megajoule Energie, um zwei Megajoule Laserenergie zu liefern, die drei Megajoule Fusionsausbeute erzeugten.
Dass insgesamt erst einmal mehrere Hundert Megajoule an Energie ins System gesteckt werden mussten, ist der Haken an der Erfolgsmeldung. Der Energieertrag habe nur einen Bruchteil des Eintrags betragen, erl\u00e4utert Tony Roulstone von der Universit\u00e4t Cambridge. Zur Stromgewinnung m\u00fcsse man aber mindestens das Doppelte der investierten Energiemenge erzeugen.
Hinzu kommt: \u201eDas Lawrence Livermore National Laboratory k\u00f6nnte diese Art Resultat prinzipiell etwa einmal pro Tag erzielen\u201c, meint Justin Wark von der Universit\u00e4t Oxford. \u201eEin Fusionskraftwerk m\u00fcsste das zehn Mal pro Sekunde tun.\u201c
Gleichwohl ist der Physiker optimistisch: \u201eDie grundlegende Wissenschaft ist jetzt ziemlich gut verstanden, und das sollte weitere Investitionen ankurbeln.\u201c Und dies wiederum, so Mark Wenman vom Imperial College London, \u201ebringt den Zeitpunkt n\u00e4her, an dem wir ein Fusionskraftwerk ans Netz anschlie\u00dfen k\u00f6nnen\u201c. Dies w\u00fcrde eine \u00c4ra von gr\u00fcner, sicherer und unersch\u00f6pflicher Energiegewinnung einleiten.
Auch Roth ist optimistisch. \u201eDas Experiment trifft auf ein Forschungsfeld, das gewaltig in Bewegung ist\u201c, sagt der Mitgr\u00fcnder des deutsch-amerikanischen Start-ups Focused Energy. Bis Ende des Jahrzehnts sei es m\u00f6glich, zun\u00e4chst mit einer Versuchsanlage zu zeigen, dass man die Fusionsreaktion zuverl\u00e4ssig z\u00fcnden k\u00f6nne. Kommerzielle Kraftwerke, deren Leistung etwa der von Atomkraftwerken entspreche, seien bis Ende der 2030er Jahre denkbar.
Seine Zuversicht begr\u00fcndet der Physiker mit den Entwicklungen der letzten Jahre. Nachdem man jahrzehntelang versucht habe, durch Kernfusion Energie zu gewinnen, seien in den vergangenen eineinhalb Jahren Erfolge in immer schnellerer Folge gelungen.
Letztlich musste man viele komplexe Prozesse nicht nur verstehen, sondern auch kontrollieren \u2013 das Design der Kugel, die Aufh\u00e4ngung, hydromechanische Instabilit\u00e4ten oder Interferenzen zwischen Laserstrahlen. \u201eDie Lernkurve ging zuletzt steil nach oben\u201c, sagt Roth. \u201eDaher hat mich der aktuelle Erfolg nicht \u00fcberrascht.\u201c
K\u00fcnftig k\u00f6nnten in der Kernfusion \u2013 ebenso wie bereits in der Raumfahrt \u2013 neben staatlichen Akteuren private Unternehmen eine wichtige Rolle spielen, glaubt Roth. Derzeit gebe es in der Branche weltweit etwa 60 Start-ups.
Den nun verk\u00fcndeten Erfolg vergleicht Roth mit dem ersten Motorflug der Br\u00fcder Wright 1903 an der US-Ostk\u00fcste \u2013 das war der Auftakt zur \u00c4ra der modernen Luftfahrt. Die neue Energiequelle, so Roth, k\u00f6nne die Menschheit in ein neues Zeitalter katapultieren. (Von Walter Willems\/dpa)<\/p>\n