Kernfusion

Strahlende Aussichten

Sonne

In der Sonne verschmelzen Wasserstoffkerne zu Heliumkernen (Fusion) und produzieren gewaltige Energiemengen, die zum Teil die Erde erreichen. Hier spielt E=mc2 eine wichtige Rolle: Der Heliumkern ist leichter als die vier Wasserstoffkerne, aus denen er entsteht, und die Differenz der Massen wird wieder in Energie verwandelt. Weil Wasserstoff auf der Erde reichlich vorhanden ist (im Wasser), arbeiten Forscher daran, die Kernfusion zur Energieproduktion zu nutzen. Allerdings müssen dafür die extremen Verhältnisse im Inneren der Sonne auf die Erde geholt werden – dort herrschen Temperaturen von ungefähr 15 Millionen Grad. In einem irdischen Fusionsreaktor braucht man sogar rund 100 Millionen Grad. Weil der „Brennstoff“ darin aber sehr dünn verteilt ist, stellt er für die Außenwelt keine Gefahr dar.

Prinzip TOKAMAK

Weil die Hitze im Inneren eines Fusions-Reaktors so gewaltig sein muss, kann man den Brennstoff nicht einfach in ein Gehäuse einschließen. Stattdessen sollen große Magnete dafür sorgen, dass die elektrisch geladenen Wasserstoffkerne in einem kleinen Bereich konzentriert bleiben, der die Form eines Reifens hat. Dieses Konzept wurde in den 50er-Jahren in der Sowjetunion entwickelt und heißt „Tokamak“ („Toroidale Kammer in Magnetspulen“). Erste Test-Anlagen haben gezeigt, dass das Verfahren im Prinzip funktioniert. Bis zum ersten kommerziellen Einsatz werden aber noch Jahrzehnte vergehen.

Der Weg zum ITER

Querschnitt ITER

Ein weiterer Schritt hin zur Energieproduktion mit Hilfe der Kernfusion ist der Versuchs-Reaktor ITER, der seit 2009 im südfranzösischen Cadarache (in der Nähe von Marseille) gebaut wird und auf dem Tokamak-Prinzip beruht. 2018 soll er in Betrieb gehen und erstmals elektrische Energie produzieren. Das Projekt wird von vielen Staaten finanziert, darunter Deutschland, Japan, Russland, China, Indien und die USA. Während ITER noch dazu dient, weitere Erfahrungen mit der Technologie zu sammeln, soll der Nachfolger DEMO in rund 20 Jahren betriebsbereit sein und ab 2040 Fusions-Strom ins Netz einspeisen.