Kernfusion gegen Klimatastrophe
Heißer als die Sonne

Der Traum einer unerschöpflichen und umweltverträglichen Energiequelle ist angesichts der Klimadiskussion aktueller denn je. Fusionsreaktoren wären eine saubere und sichere Lösung. Mittelfristig erscheint dieser Traum sogar realistisch – es gibt bereits konkrete Pläne.

DÜSSELDORF. Die Fusionsenergie ist eigentlich nicht von dieser Welt: In Sternen verschmelzen bei fünfzehn Millionen Grad Celsius je vier Wasserstoff-Atomkerne zu einem Helium-Atom. Dabei setzt ein Gramm Wasserstoff so viel Energie frei wie das Verfeuern von acht Tonnen Erdöl. Die Kernverschmelzung wäre eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle für die Menschheit – ohne Treibhausgas-Nebenwirkungen für das Klima.

Der Versuch, als realer Prometheus dem Sonnengott Helios das Feuer zu stehlen, gehört wohl zu den ehrgeizigsten technischen Abenteuern der Menschheit. Entsprechend zahlreich waren die Rückschläge seit den ersten Überlegungen in den 50er-Jahren. Kritiker lästern, dass die Kernfusion für immer eine Energie der Zukunft bliebe. Doch inzwischen macht ihre Erforschung Fortschritte, die Anlass zu vorsichtigem Optimismus geben. Sieben Staaten, darunter Deutschland, finanzieren das große Fusionsexperiment Iter (lat. „der Weg“) im französischen Cadarache. Bau und Betrieb – ab 2017 – sollen etwa zehn Mrd. Euro kosten. Iter soll erstmals zehnmal mehr Energie produzieren, als zur Aufrechterhaltung des Fusionsprozesses investiert werden muss. Funktioniert das, so soll ein Demonstrationskraftwerk DEMO folgen, 2050 dann das erste kommerzielle Kraftwerk. „Ich glaube, dass das klappt“, sagt Hartmut Zohm, Direktor am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching, wo wichtige Beiträge zum Design von Iter entstehen.

Die Forscher verfolgen jedoch eine Fusion, die von derjenigen in der Sonne und anderen Sternen verschieden ist. Diese funktioniert nur unter dem unvorstellbaren Druck im Sterneninneren effektiv, der für uns technisch unerreichbar ist. Die irdische Fusionsreaktion findet dagegen in einem extrem verdünnten Plasma-Gas statt, das sich in starken Magnetfeldern einschließen lässt: Bei ihr verschmilzt je ein Kern des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium mit einem Kern des noch schwereren Isotops Tritium zu einem Heliumkern. Allerdings benötigt diese Reaktion noch höhere Temperaturen als in der Sonne. „Bei Iter werden es bis zu dreihundert Millionen Grad im Plasmazentrum sein“, erklärt Zohm.

Eine entscheidende Rolle spielt das Neutron, das pro Heliumkern frei wird. Es soll den Großteil der freigesetzten Wärmeenergie zur Reaktorwand und damit in den primären Kühlkreislauf transportieren. Der Rest der Fusionswärme soll das Plasma „nachheizen“, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. Zudem sollen die Neutronen sich mit den Lithiumatomen in der inneren Wand vereinen, wodurch diese zu Tritium „erbrütet“ werden. Dabei sollen nochmals so viele Neutronen frei werden, dass sie in der Bilanz immer genug Tritium nachproduzieren.

Funktioniert dieses Brüten, dann sind die beiden Grundzutaten ausreichend in unserer Umwelt vorhanden, um den wachsenden Energiehunger der Menschheit zu befriedigen. Lithium ist ohnehin häufig; Deuterium steckt in Spuren im natürlichen Wasser. Praktisch jedes Land verfügt also über die Zutaten. Geopolitische Konflikte um Energieressourcen würden entschärft.

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