14.12.2022

US-Ministerin verkündet Durchbruch auf dem Weg zur Fusionsenergie

Wie US-Energieministerin Jennifer Granholm auf einer Pressekonferenz am gestrigen Dienstag bestätigte, ist es Wissenschaftler in einer Bundeseinrichtung gelungen, mehr Energie aus Kernfusionsreaktionen zu erzeugen, als sie zum Starten des Prozesses benötigten.

 

Bei der Kernfusion, die oft als der Heilige Gral der Stromerzeugung angesehen wird, vollzieht sich derselbe Prozess, der auch die Energie der Sonne erzeugt: Die Verschmelzung von zwei Wasserstoffatomkerne zu Helium. Im Gegensatz zur Kernspaltung, die mit dem inhärenten Risiko einer Kernschmelze verbunden ist, ist die Fusion viel sauberer und sicherer, da keine Treibhausgase oder Nuklearabfall dabei produziert werden und der für den Prozess verwendete Wasserstoffbrennstoff auch noch praktisch unbegrenzt verfügbar ist.

Schon seit über einem halben Jahrhundert versuchen deshalb Physiker in aller Welt, einen funktionierenden Kernfusionsreaktor zu bauen, um sich diese revolutionäre Energiequelle zu Nutze zu machen, doch der Erfolg blieb bisher immer aus. Eine der größten Hürden, die es zu überwinden gilt, ist die intensive Hitze abzuleiten, die bei Fusionsreaktionen entsteht. Denn um die zwei Wasserstoffatomkerne zu einem neuen Kern verschmelzen zu können, muss erst Wasserstoff in Plasma umgewandelt werden, wofür man eine Temperatur von rund 100 Millionen Grad Celsius benötigt. Dieser physikalische Meilenstein ist enorm wichtig, denn nur mit so extremer Hitze können Wasserstoffatome hier auf der Erde fusionieren.

 

In den letzten Jahren haben Forscher und eine stetig anwachsende Anzahl von Start-ups versucht, die Welt der Kernfusion immer näher zu bringen - doch die Realität ist weit weniger beeindruckend, da teure Reaktoren immer noch weit mehr Energie benötigen, um in Gang zu kommen, als sie erzeugen können.


Doch den USA scheint nun ein großer Durchbruch in Richtung dieser unbegrenzten, sauberen Energie gelungen zu sein, denn wie die Ministerin Granholm auf der Pressekonferenz erklärte, haben Wissenschaftler in dem vom US-Energieministerium betriebenen Lawrence Livermore National Laboratory ein Verfahren entwickelt, bei dem man mehr Fusionsenergie erzeugen kann, als zum Betrieb der dazu benötigten Reaktoren eingesetzt werden muss.

 

Das Labor hatte 192 Laser verwendet, die auf die Innenwand eines Zylinders gerichtet waren, der eine kleine Kapsel von der Größe einer Kugel enthielt. Dadurch wurde Röntgenstrahlung von der Wand erzeugt, die auf die Kapsel traf, und der Fusionsbrennstoff in der Kapsel wurde zusammengepresst. Dieser Fusionsbrennstoff blieb lange genug heiß, dicht und rund, dass er sich entzündete und mehr Energie erzeugte, als für die Laser erforderlich war.

Auch wenn die erzeugte Energie gering war - etwa drei Megajoule oder genug, um eine Glühbirne zu betreiben -, stellt dies eine historische Premiere in der Kernfusionsenergie dar. Granholm bezeichnete es als „eines der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts" und machte darauf aufmerksam, dass Wissenschaftler bereits seit 60 Jahren an diesem großen Ziel arbeiten. Zudem kündigte sie die Absicht ihrer Regierung an, die kommerzielle Fusion innerhalb eines Jahrzehnts zu erreichen.

 

Dr. Kim Budil, Direktorin des Lawrence Livermore National Laboratory, warnt jedoch vor allzu großen Erwartungen und machte klar, dass es noch Jahrzehnte dauern könnte, bis die Technologie tatsächlich kommerziell genutzt werden kann, da es zur Zeit sowohl in der Wissenschaft als auch in der Technologie noch sehr große Hürden geben würde, die man noch zu überwinden habe.

 

© Fernando Calvo* für Terra Mystica

Foto: CC BY 2.0 Eye Steel Film


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