US-Forschern gelingt Durchbruch bei Kernfusion
Gehören bald Energiekrisen der Vergangenheit an? US-Forschern konnten erstmals bei einer Kernfusion mehr Energie gewinnen als verbrauchen.
Das Wichtigste in Kürze
- US-Forschern ist ein Durchbruch auf dem Feld der Kernfusion gelungen.
- Dies verkündet US-Energieministerin Jennifer Granholm.
Es ist eine wissenschaftliche Sensation: Zum ersten Mal ist Forschern eine Kernfusion gelungen, bei der mehr Energie gewonnen als verbraucht wurde. Dies könnte die Welt in einigen Jahren grundlegend verändern. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in den USA ist ein historischer Durchbruch auf dem Feld der Kernfusion gelungen.
Erstmals wurde beim Verschmelzen von Atomkernen mehr Energie gewonnen als verbraucht, wie US-Energieministerin Jennifer Granholm am Dienstag in Washington verkündete. «Einfach ausgedrückt ist dies eine der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts».
Die Ergebnisse wurden von einem Forscherteam in der staatlichen National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien erzielt und bedeuten einen Meilenstein auf dem Weg zur Erschliessung einer neuen Energiequelle. In einigen Jahren könnte mithilfe der Kernfusion womöglich klimaneutral und sicher Strom in riesigen Mengen erzeugt werden. Allerdings dürfte bis zur massenhaften Produktion wegen weiterhin grosser technischer Hürden noch ein weiter Weg sein.
Plasma vor mehreren Jahren erreicht
Schon vor knapp einem Jahr waren Fortschritte bei der Kernfusion an dem Institut verkündet worden. Dabei sei die Zündung des Plasmas erreicht worden, berichtete ein Forschungsteam Anfang des Jahres in der Fachzeitschrift «Nature». Dies führt letztlich dazu, dass die Fusionsreaktion sich selbst erhält. Im Kernfusionsreaktor liegt der Brennstoff in Form von Plasma vor – dieser Aggregatzustand entsteht, wenn man ein Gas extrem erhitzt.
Sowohl Kernkraft als auch Kernfusion gewinnen Energie aus den Bindungskräften von Atomkernen. Bei der Kernkraft werden jedoch grosse Atome gespalten, es entsteht unter anderem radioaktiver Abfall und es drohen schwere Unfälle. Bei der Kernfusion hingegen werden kleine Atomkerne zu grösseren verschmolzen – fusioniert -, die Technologie gilt als sauber und sicher. Diese Form der Energiegewinnung ähnelt den Vorgängen in Sternen wie der Sonne.
Die Forschenden in Kalifornien nutzten für ihre Experimente die weltstärkste Laseranlage, um winzige Mengen von schwerem und überschwerem Wasserstoff (Deuterium und Tritium) in etwa ein Millionen Grad heisses Plasma zu wandeln. Dabei erhitzen viele Laserstrahlen das Innere eines wenige Millimeter grossen Behälters.
Erste Werke 2050?
Bis mit Kernfusionen Strom erzeugt werden kann, dauert es noch lange. Laut einem Schweizer Experten ist der Energiegewinn bei einer nun erreichten Kernfusion in den USA trotzdem ermutigend.
«Das Experiment beweist endgültig, dass mit einer Kernfusion Energie produziert werden kann», sagte Yves Martin, stellvertretender Direktor des Swiss Plasma Center an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne (EPFL), der Nachrichtenagentur Keystone-SDA am Dienstag auf Anfrage.
Der Energiegewinn beziehe sich aber nur auf das Kernexperiment, sagte Martin weiter. Der gesamte Strombedarf des kalifornischen Versuchsreaktors sei derzeit immer noch fast 200 Mal grösser als die erzeugte Energie. In der Stromproduktion gehe bei verschiedenen Schritten weitere Energie verloren. Zum Beispiel bei den Lasern, für deren Betrieb deutlich mehr Energie aufgewendet wird, als schliesslich die Atomkerne erreicht. Und auch bei den Turbinen, die durch die von Kernfusion erzeugte Wärme angetrieben werden sollen.
«Für die Stromproduktion müsste der Energiegewinn daher um ein Vielfaches höher sein», sagte Martin. Ausserdem müsste man etwa zehn solche Reaktionen pro Sekunde schaffen – und nicht eine am Tag.
Bis die ersten Fusions-Reaktoren stehen, sei der Weg aber noch weit. «Wir rechnen damit, einen ersten Prototypen im Jahr 2050 bauen zu können», sagte Martin. Der Erfolg in den USA ändere an diesem Zeitplan nichts.
