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Kernfusion: Nach „monumentalen wissenschaftlichen Durchbruch“ – deutsche Firma will ihn übertreffen

Erstmalig gelang es bei einem Fusionsexperiment mehr Energie zu produzieren als eingespeist wurde. Nun will ein deutsches Labor auf diesem Erfolg aufbauen.

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Auch wenn seit Jahrzehnten an der Fusionsenergie getüftelt wird, gelang der Meilenstein erst Ende letzten Jahres: Man erreichte den Break-Even-Point. Damit ist die Schwelle zur Gewinnzone gemeint, also wenn bei der Kernfusion mehr Energie gewonnen als eingespeist wurde. Doch trotzdem der Erfolg in der Forschungsgemeinde sowie in den Medien groß gefeiert wurde, gibt es kritische Stimmen. Es sei trotz Durchbruch nur ein kleiner Anfang. Zum Glück weiß ein deutsches Start-Up schon jetzt, was man verbessern kann.

Kernfusion unter schwersten Bedingungen

Das Problem bei der Kernfusion ist, dass die Experimente im Fusionsreaktor unglaublicher Temperaturen und Geschwindigkeiten bedürfen, bis überhaupt etwas passiert. Immerhin ist das Ziel zwei Atomkerne, häufig der Stoffe Deuterium und Tritium, miteinander zu verschmelzen. Dafür müssen die abstoßenden Kräfte der beiden Atomkerne durch künstlich herbeigeführte anziehende Kräfte überlistet werden.

Aus diesem Grund war es Forschenden trotz erfolgreicher Verschmelzung bisher nicht möglich durch die Kernfusion mehr Energie zu generieren, als hineingegeben wurde. Doch einem Forschungsteam am National Ignition Facility (NIF) gelang nun scheinbar das schier Unmögliche. Das Forschungszentrum, das mit dem US-amerikanischen Energieministerium verzahnt ist, sorgte bereits vor diesem Durchbruch für Schlagzeilen.

Bisherige Experimente führen jetzt zum Durchbruch

So gelang es den Forschenden bei einem Kernfusions-Expertiment plötzlich das dreifache an Energie zu generieren – allerdings verstand man (noch) nicht, wie dieser Effekt zustande gekommen ist. Auch in einem anderen Versuchsaufbau erreichte man beinahe die Schwelle zur Zündung, ab der die Kernfusion sich von selbst erhalten und folglich viel Energie freisetzen könnte.

Trotzdem diese Anläufe unterm Strich scheiterten, lernten die Profis augenscheinlich daraus und ließen im Dezember nun die Sektkorken knallen. Zu diesem Zeitpunkt sprachen die Energieministerin Jennifer M. Granholm und die offizielle Beauftragte für Nuklearsicherheit Jill Hruby von einem „großen wissenschaftlichen Durchbruch“ am NIF.

200 Laser später – Ist der Break Even-Point erreicht?

Auch der kalifornische US-Senator Alex Padilla schloss sich dieser Haltung an und fand sogar noch feierlichere Worte: „Dieser monumentale wissenschaftliche Durchbruch ist ein Meilenstein für eine Zukunft mit sauberer Energie.“ Aber stimmt das?

In dem Versuchsaufbau verwendeten die Forschenden über 200 Laser, die gezielt die Atome im Fusionsreaktor kollidieren ließen, erklärt vice. Dabei entstand extrem heißes, brodelndes Plasma, das die Verschmelzung der Atomkerne ermöglichte.

Letztendlich verbrauchten die Laser 2,1 Megajoule und am Ende produzierte man 2,5 Megajoule – also eine Gewinnspanne von ganzen 20 Prozent, fasst das Wissenschaftsmagazin New Scientist zusammen. Unterm Strich könnte man hier also endlich vom sagenumwobenen Break Even-Point sprechen.

Doch es gibt einen Haken

Während der Reaktion ging zum einen Equipment zur Messung kaputt. Zum anderen muss der Fairness wegen auch über die Laser hinaus Energie in die Ausgangsgleichung gerechnet werden. Der Wert von 2,1 Megajoule ist also ein wenig geschönt. 1E9 erklärt außerdem, dass nur die Ausgangsenergie einbezogen wurde, die beim Laserbeschuss zur Anwendung kam.

Dass es sich beim NIF um ein Labor im Format eines Fußballstadiums handelt und auch der restliche Energieverbrauch einbezogen werden muss, lässt den Erfolg ein wenig blasser erscheinen.

Deutsches Start-Up will es besser machen

Doch für den Laser- und Plasmaphysiker Markus Roth steht fest: Es ist ein Durchbruch in der Kernfusion. Und auf diesem will er nun aufbauen. Er besitzt selbst ein Start-Up, dass sich mit dieser Methode zur Energiegewinnung beschäftigt. Focused Energy hat einen geteilten Firmensitz in Texas sowie Darmstadt.

Dafür hat er auch bereits einen echt konkreten Plan. Modernere Laser und ein indirekter Beschuss des Treibstoffkügelchens sollen den Erfolg ebnen. Laut Roth ließe sich so bereits die Größe der Kernfusionsanlage auf ein Viertel verkleinern. Entsprechend spart man Energie. Bei erfolgreicher Fusion steigert sich somit der Gewinn. Zudem will man den Brennstoff vorher komprimieren, um ihn anschließend durch Ultrakurzpulslaser wesentlich schneller zünden zu können.

Quelle: vice, New Scientist, 1e9

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