Kernfusion: Der deutsche Versuchsreaktor Wendelstein 7-X schaltet in den Dauerbetrieb

Mit der Kernfusion werden weltweit große Hoffnungen verbunden. Grundsätzlich geht es bei dieser Technologie darum, die Energieerzeugung der Sonne auf der Erde nachzubilden. Es sollen also zwei Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern verschmelzen. Dafür werden zumeist die Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium verwendet. Allerdings sind die beiden Atomkerne positiv geladen. Sie stoßen sich also gegenseitig ab. Eine Verschmelzung findet nur unter extrem schwer zu erreichenden Bedingungen statt. So herrscht im Inneren der Sonne ein Druck von 200 Milliarden Bar und eine Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius. Auf der Erde wiederum kann deutlich weniger Druck erzeugt werden – weshalb noch höhere Temperaturen benötigt werden. Konkret muss die Zündtemperatur bei mehr als 100 Millionen Grad Celsius liegen. Dann geht die vorhandene Materie in einen Plasmazustand über und die Atomkerne vereinigen sich. Die Folge: Es wird jede Menge Energie freigesetzt. Oder in Zahlen: Ein Gramm Brennstoff kann für 90.000 Kilowattstunden Strom sorgen.

Der Wendelstein7-X während der Konstruktion im Jahr 2012. By Abteilung Öffentlichkeitsarbeit (Max-Planck Institut für Plasmaphysik) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Bisher konnte ein Plasma nur für rund 100 Sekunden erzeugt werden

Soweit die Theorie. In der Praxis gibt es nun zwei unterschiedliche technologische Ansätze, um dieses Ziel zu erreichen: Die Tokamak-Reaktoren und die Stellaratoren. In Südfrankreich entsteht aktuell der Forschungsreaktor Iter. In diesem soll der Tokamak-Ansatz erprobt werden. Mit dem Versuchsreaktor Wendelstein 7-X in Greifswald wiederum sollen die Grundlagen für den Bau eines Stellarators geschaffen werden. Dort war es im Jahr 2018 gelungen, für rund 100 Sekunden ein für die Kernfusion benötigtes Plasma zu erzeugen. Bei der späteren Analyse des Experiments werteten einige Wissenschaftler dies als Nachweis dafür, dass die Kernfusion tatsächlich funktioniert. Weil sich in der Vergangenheit viele Hoffnungen nicht erfüllt haben, wird dies von einigen inzwischen nämlich durchaus bezweifelt. Bei Wendelstein 7-X handelt es sich allerdings um einen Versuchsreaktor. Er war daher von Beginn an nur für kurze Experimente ausgelegt. Seit dem Jahr 2019 wurde er daher umgebaut, um auch eine Art Dauerbetrieb zu ermöglichen.

600 neue Kühlkreisläufe mussten verbaut werden

Diese Arbeiten sind nun abgeschlossen. Das Ziel der Forscher: Ein Plasma für rund eine halbe Stunde erzeugen. Der Schritt von den 100 Sekunden zu den 30 Minuten ist dabei durchaus gewaltig. So mussten unter anderem 600 neue Wasserkühlkreisläufe verbaut werden, um die zu ermöglichen. Auch aus technischer und physikalischer Sicht gibt es zahlreiche zusätzliche Hindernisse zu überwinden. Sollte dies allerdings gelingen, wäre dies ein wichtiger Durchbruch. Denn wenn ein Plasma für dreißig Minuten erzeugt werden kann, dann ist dies aus rein technischer Sicht auch dauerhaft möglich. An diesem Punkt würde sich dann die Frage stellen, ob dies auch aus wirtschaftlicher Sicht sinnvoll und darstellbar wäre. Experten warnen allerdings vor zu viel Euphorie. Sie gehen davon aus, dass bis zu einem ersten einsatzfähigen Fusionsreaktor noch Jahrzehnte an Forschungsarbeit nötig sein werden.

Via: ipp