Kernfusion rückt (ein Stück) näher

US-Wissenschaftler melden Durchbruch – Weg zur kommerziellen Nutzung noch fern.

Das Verschmelzen der Wasserstoff-Isotope Deuterium und Tritium zu Helium, die Kernfusion, gilt als „Heiliger Gral“ der Energieerzeugung. Sie kommt ohne Emission von Treibhausgasen aus und trägt nicht das Risiko von Störfällen wie Kraftwerke, die mit Kernspaltung arbeiten. An der Kernfusion wird seit den 1950er Jahren gearbeitet, das Problem bisher: es wird mehr Energie in den Prozess gesteckt als die Fusion letztlich bereitstellt.

 Das US-Energieministerium (DOE) und die Nationale Behörde für nukleare Sicherheit (NNSA) haben nun aber einen Durchbruch vermeldet: erstmals ist einem Fusionsexperiment mehr Energie erzeugt als verbraucht worden. Insgesamt 192 Laser übertrugen im Reaktor des US National Ignition Facility (NIF) eine Leistung von 2,05 Megajoule auf ein Brennstoffpellet aus gefrorenem Deuterium und Tritium, bei der Fusionszündung wurden 3,15 Megajoule Energie freigesetzt. Doch bis zur Serienreife dürften noch Jahrzehnte vergehen, so Experten, denn um die Laser zu betreiben, war wiederum ein Vielfaches der erzeugten Energie notwendig. Der NIF-Reaktor sei zudem nicht als Versuchsaufbau für Fusionsenergie konzipiert, sondern diente der Simulation von Kernwaffenexplosionen, schreibt die Fachzeitschrift Nature. Experten würden daher auch zweifeln, ob die lasergestützte Fusion der richtige Ansatz sei. Die Ergebnisse seien dennoch ein wichtiger Baustein auf dem Weg zur Kommerzialisierung der Technologie, heißt es weiter.

Ohne Seltene Erden geht es im NIF nicht

Der NIF-Reaktor steckt voller Hightechmaterialien. So wird der Laser durch einen Verstärker gesendet, der aus 3.072 Neodym-dotierten Glasplatten besteht. Der mit einem Joule sehr schwache Impuls wird dadurch erheblich leistungsstärker, denn die Atome des Seltenerdmetalls Neodym geben in der Versuchsanordnung zusätzliche Energie in Form von Photonen an den Laserimpuls ab. Der Zylinder, der das Brennstoffpellet enthält, der sogenannte „Hohlraum“, der auch im Englischen diesen Namen trägt, besteht wiederum aus Gold. 

Erforscht wird die Kernfusion unterdessen auch in Europa, als bedeutendstes Projekt gilt der ITER-Forschungsreaktor in Südfrankreich, der voraussichtlich Ende 2025 in Betrieb gehen wird. An dem Projekt beteiligen sich China, die EU, Indien, Japan, Südkorea, Russland und die Vereinigten Staaten. Mit Australien, Kanada und Kasachstan gibt es darüber hinaus Kooperationsabkommen. 

Der „Hohlraum“: Hier befindet sich der Treibstoff für die Fusion.

Photos: Lawrence Livermore National Laboratory