Welt der Wunder

Nicht glauben, sondern wissen

Innenraum des JET Tokamak

Foto: UKAEA

Kernfusion: die große Energiewende

Im Kampf gegen die Klimakrise ist Energiegewinnung die höchste Hürde. Mehr Menschen werden in einer heißeren und instabileren Welt Energie brauchen. Die EU investiert mit China, Indien, den USA und Russland in ein gemeinsames Projekt für Fusionsenergie.
  • Seit den 1950er Jahren forschen Wissenschaftsteams an Kernfusion.
  • Hinter Kernfusion steckt die Verschmelzung von Wasserstoff-Isotopen zu Helium.
  • Ein Durchbruch gelang kürzlich im JET Reaktor, da eine Fusionskettenreaktion fünf Sekunden lang erhalten werden konnte.
  • Kernfusionsreaktoren produzieren keine langlebigen hochaktiven Abfälle.
  • Ein sogenannter „Breakeven“, bei dem Kernfusion mehr Energie produziert als in diese hineingesteckt wird, wurde noch nicht erreicht.
Erneuerbare Energiequellen, wie Bioenergie, Windkraft, Wasserkraft oder Solarenergie reichen nicht aus, um den globalen Bedarf zu decken. Doch was geschieht, wenn neben Solarenergie die Energie der Sonne hier auf der Erde erzeugt werden könnte? Auf der Sonne verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium, sie fusionieren. Bei dieser Fusion entsteht Energie, die die Sonne antreibt. Pro Sekunde verbraucht die Sonne 5 Milliarden Kilogramm Wasserstoff. Seit mehr als 60 Jahren versuchen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, eine nukleare Fusion in Experimenten nachzustellen. Doch die Sonne hat eine viel höhere Anziehungskraft, die ihr ermöglicht, positiv geladene Wasserstoffatome zum Verschmelzen zu bringen. Auf der Erde funktioniert Fusion nur unter enormer Energiezufuhr. Dafür gibt es unterschiedliche Mechanismen. In manchen Forschungszentren werden starke Laser oder Magneten eingesetzt. Eine der vielversprechendsten Technologien für Fusionsenergie basiert auf einem sogenannten Tokamak. Bei diesem werden die Atome unter enorm hoher Hitze und durch elektromagnetische Strahlung gezwungen, sich zu vereinen.

Ab wann rentiert sich Fusionsenergie?

Im Januar 2022 gelang einer Anlage namens  JET ein Durchbruch: Eine nukleare Fusionsreaktion blieb im Reaktor für ganze fünf Sekunden erhalten. Etwa elf Megawatt produzierte die Kettenreaktion. Etwa genug, um 60 Wasserkocher zu betreiben. Doch die entstandene Energie wurde nicht verwendet. Im derzeitigen Stadium konsumieren Fusionsreaktoren mehr Energie als sie produzieren. Noch bezieht keine Stadt, kein Gebäude, keine Leuchte ihre Energie aus nuklearer Fusion. Fusionsenergie ist noch im Versuchsstadium. Auf der anderen Seite haben weltweit knapp eine Milliarde Menschen keine funktionierende Stromanbindung.

Um die Pariser Klimaziele einzuhalten, muss die Menschheit den Konsum von Erdöl und Erdgas auf weniger als die Hälfte und den von Kohle auf ein Zehntel reduzieren. Demgegenüber stehen unzählige Fusionsexperimente. Derzeit ist JET ist nur ein Vorläufer von ITER, was ein Vorläufer von DEMO sein soll. Laut Expertinnen und Experten ist eine Energiegewinnung durch Fusionsenergie frühestens ab 2040 möglich – wenn überhaupt.

Denn der Erfolg von Kernfusion ist nicht garantiert. Ein „Breakeven“ also der Punkt, ab dem mehr Energie aus einem Reaktor rauskommt als hineinfließt, ist nur dann möglich, wenn die Fusionsreaktion unter Treibstoffzufuhr konstant erhalten bleibt. Fünf Sekunden reichen da nicht aus.

Keine CO₂-Emissionen, keine Explosionsgefahr bei Fusionsenergie

Doch die USA, China, Russland, Japan und Indien haben gemeinsam mit der EU Milliarden in den Bau des ITER Kernreaktors investiert. Selbst wenn Kernfusion erst in Jahrzehnten zur dominanten Energiequelle werden könnte, halten investierende Länder an der Idee fest. Kernfusion könnte sich neben erneuerbaren Energien ab der zweiten Hälfte des 21. Jahrhunderts rentieren.

Der Treibstoff, also Wasserstoffisotope, für nukleare Energie käme aus dem Meer. Eine Kernschmelze müsste die Umgebung auch nicht fürchten, da ein Reaktorfehler die Fusion einfach verpuffen ließe, ohne dass schädliche nukleare Strahlung austräte. Zwar entstehen beim Prozess geringe Mengen radioaktiver Substanzen, diese haben wesentlich weniger radioaktive Strahlung als Atommüll.

Die Energiegewinnung wäre auch viel effizienter. Ein Kilo Wasserstoff-Treibstoff soll so viel Energie erzeugen wie zehn Millionen Kilo Erdöl. Und das wichtigste Verkaufsargument ist dann: Fusionsenergie erzeugt kein CO₂. Bei der Reaktion entsteht nur radioaktiv geladenes Helium, das die Umwelt ohne größere Schäden aufnehmen könnte.

Welt der Wunder

FREE
VIEW