In einigen Jahren könnte mithilfe der Kernfusion womöglich klimaneutral und sicher Strom in riesigen Mengen erzeugt werden.
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Es ist eine wissenschaftliche Sensation: Zum ersten Mal ist Forschern eine Kernfusion gelungen, bei der mehr Energie gewonnen als verbraucht wurde. Dies könnte die Welt in einigen Jahren grundlegend verändern.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in den USA ist ein historischer Durchbruch auf dem Feld der Kernfusion gelungen. Erstmals wurde beim Verschmelzen von Atomkernen mehr Energie gewonnen als verbraucht, wie US-Energieministerin Jennifer Granholm am Dienstag in Washington verkündete. «Einfach ausgedrückt ist dies eine der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts».
Die Ergebnisse wurden von einem Forscherteam in der staatlichen National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien erzielt und bedeuten einen Meilenstein auf dem Weg zur Erschliessung einer neuen Energiequelle. «Jeder, der an diesem Durchbruch in der Kernfusion beteiligt war, wird in die Geschichtsbücher eingehen», so die Ministerin weiter. Das Experiment war der US-Regierung zufolge am 5. Dezember gelungen.
Grosse technische Hürden
In einigen Jahren könnte mithilfe der Kernfusion womöglich klimaneutral und sicher Strom in riesigen Mengen erzeugt werden. Allerdings dürfte bis zur massenhaften Produktion wegen weiterhin grosser technischer Hürden noch ein weiter Weg sein.
Schon vor knapp einem Jahr waren Fortschritte bei der Kernfusion an dem Institut verkündet worden. Dabei sei die Zündung des Plasmas erreicht worden, berichtete ein Forschungsteam Anfang des Jahres in der Fachzeitschrift «Nature». Dies führt letztlich dazu, dass die Fusionsreaktion sich selbst erhält. Im Kernfusionsreaktor liegt der Brennstoff in Form von Plasma vor – dieser Aggregatzustand entsteht, wenn man ein Gas extrem erhitzt.
Sauber und sicher
Sowohl Kernkraft als auch Kernfusion gewinnen Energie aus den Bindungskräften von Atomkernen. Bei der Kernkraft werden jedoch grosse Atome gespalten, es entsteht unter anderem radioaktiver Abfall und es drohen schwere Unfälle. Bei der Kernfusion hingegen werden kleine Atomkerne zu grösseren verschmolzen – fusioniert -, die Technologie gilt als sauber und sicher. Diese Form der Energiegewinnung ähnelt den Vorgängen in Sternen wie der Sonne.
Die Forschenden in Kalifornien nutzten für ihre Experimente die weltstärkste Laseranlage, um winzige Mengen von schwerem und überschwerem Wasserstoff (Deuterium und Tritium) in etwa ein Millionen Grad heisses Plasma zu wandeln. Dabei erhitzen viele Laserstrahlen das Innere eines wenige Millimeter grossen Behälters.
Kraftwerke erst in 30 Jahren
Bis mit Kernfusion Strom produziert werden kann, dauert es aber noch lange, wie Yves Martin, stellvertretender Direktor des Swiss Plasma Center an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL), der Nachrichtenagentur Keystone-SDA am Dienstag auf Anfrage sagte.
«Für die Stromproduktion müsste der Energiegewinn um ein Vielfaches höher sein», sagte Martin. Ausserdem müsste man etwa zehn solche Reaktionen pro Sekunde schaffen – und nicht eine am Tag. «Wir rechnen damit, einen ersten Prototypen im Jahr 2050 bauen zu können.» Der Erfolg in den USA ändere an diesem Zeitplan nichts.
Noch weit vom Ziel entfernt
Kimbery Budil, Direktorin des Lawrence Livermore National Laboratory, sagte, die Anlage benötige etwa 300 Megajoule Energie, um zwei Megajoule Laserenergie zu liefern, die drei Megajoule Fusionsausbeute erzeugten. Berechnungen weisen demnach darauf hin, dass es mit einem Lasersystem im grösseren Massstab möglich ist, eine Ausbeute von Hunderten Megajoule zu erzielen. «Es gibt also einen Weg zu einem Ziel, das genügend Ertrag bringt – aber davon sind wir im Moment noch sehr weit entfernt.»
Nun komme es darauf an, den Prozess zu verfeinern sowie einfacher zu machen, sagte Budil weiter. Vor allem an der Wiederholungsrate müsse gearbeitet werden, damit der Prozess um ein Vielfaches öfters als einmal am Tag durchgeführt werden könne. «Die Entzündung (des Plasmas) ist ein erster Schritt, ein wirklich monumentaler Schritt.» Er schaffe die Voraussetzungen für ein Jahrzehnt der Transformation. «Und ich kann es kaum erwarten zu sehen, wohin es uns führt.»
