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Energie der Zukunft - Kernfusion


Hört oder liest man heute etwas über Atomkraft sind dies zumeist Negativschlagzeilen. Unser aktueller Begriff davon beschreibt die Atomspaltung, doch es gibt auch das genaue Gegenteil: Die Kernfusion. Diese läuft sogar sauberer ab und hinterlässt kaum Rückstände. Ist sie die Lösung für unseren Energiehunger der Zukunft?

Was ist Kernfusion?

 

Kernfusion ist der Prozess, der dafür sorgt, dass unser Nachthimmel hell erleuchtet ist. Mit diesem Prozess sorgen Sterne, wie auch unserer Sonne, nämlich für ihre Energie. Im Inneren der Sonne verschmelzen nämlich, unter hohem Druck und hohen Temperaturen, Wasserstoffkerne zu einem neuen, schwereren Element - Helium. Forscher versuchen auf der ganzen Welt diesen Prozess nachzuahmen, um damit nahezu unbegrenzt Energie erzeugen zu können. Dafür braucht man schlicht Wasserstoff und dank unserer Weltmeere haben wir davon reichlich. Verschmolzen werden dabei zwei Arten von Wasserstoff, Deuterium und Tritium. Diese beiden Rohstoffe sind schon heute auf der Erde reichlich und relativ günstig vorhanden. Das Max-Planck-Institut etwa spricht von einer billigen und sauberen Energiegewinnung der Zukunft.

Der „Tagesspiegel“ hat das Konzept wunderbar in Kürze zusammengestellt, was ich euch nicht vorenthalten möchte:

„Das Prinzip der Kernfusion

 

In einem kommerziellen Fusionsreaktor sollen in einigen Jahrzehnten Deuterium und Tritium zu Helium verschmelzen. Die beiden Ausgangsstoffe sind Varianten des Wasserstoffs: Deuterium besitzt ein zusätzliches Neutron, Tritium besitzt zwei davon. Wenn die beiden Atome fusionieren, fliegt ein überschüssiges Neutron davon und es bleibt Helium zurück.

 

Es verschmelzen nur die Atomkerne, denn im aufgeheizten Gas sind die Elektronen längst eigenständig geworden und bilden nicht mehr die Hülle des Atoms. Weil die Atomkerne positiv geladen sind, stoßen sie sich ab. Doch wenn das Gas 200 Millionen Grad heiß ist, sind die Atomkerne schnell genug, um ihre elektrische Abstoßung zu überwinden.

 

Bei der Fusion wird eine Menge Energie frei, die vor allem in der Geschwindigkeit des Neutrons steckt. Die Teilchen werden in der Wand des Plasmagefäßes aufgefangen und heizen sie auf. Diese Energie kann genutzt werden, um einen Generator anzutreiben. Beim Versuchsreaktor ITER wird die Wand jedoch lediglich mit Wasser gekühlt.

 

Ein Teil der Neutronen kann genutzt werden, um Lithium zu spalten. Dabei entsteht neben Helium auch das seltene Tritium, das als Brennstoff genutzt werden kann. Die Wände des Fusionsreaktors sollen nach 100 oder 200 Jahren in ihrer Radioaktivität so weit abgeklungen sein, dass man sie recyceln kann.“

(Tagesspiegel: https://www.tagesspiegel.de/wissen/energie-der-zukunft-der-lange-weg-zur-kernfusion/21253190.html)


Forschung und Konzepte aktuell

 

Die EU etwa fördert aktuell den Forschungsreaktor ITER. Dieses Forschungskraftwerk untersucht genau, wie sich das erzeugte Plasma aus Wasserstoffgas im Reaktor verhält; wie man es haltbarer und widerstandsfähiger machen kann. Diese Grundlagenforschung ist bedeutend, erst recht für die Fortschritte, denn aktuell stehen wir in dieser Forschungsfrage, nach der Nutzbarmachung von Kernfusionsenergie, noch ganz am Anfang.

Die europäische Forschungsgemeinschaft für Atomenergie, Eurofusion, arbeitet nebenbei aber bereits an einer zweiten Anlage, genannt DEMO. Diese soll bereits erste Konzepte und Ideen umsetzen und Mitte des Jahrhunderts den ersten Strom aus Kernfusion in unsere Netze speisen.

Neben den großen Kammern gibt es aber auch ein ringförmiges Prinzip, genannt Tokamak. Dabei wird das bis zu 200° Millionen Grad heiße Plasma in einem Ring, bestehend aus einer sehr starken Magnetspule, in der Luft gehalten. Würde das Plasma die Seitenwände berühren, käme die Reaktion auf der Stelle zum Erliegen. Nach diesem Prinzip steht etwa auch eine Forschungsanlage bei uns in Deutschland! Im Greifswald steht „Wendelstein 7-x“. Sie führt das Prinzip noch weiter und verdreht die innere Magnetspule sogar, das sogenannte Stellarator-Prinzip.

Geforscht wird an der Nutzbarmachung der Kernenergie also reichlich. Doch der freien Wirtschaft geht das nicht schnell genug und sie macht Fortschritte, von denen staatliche Forschungseinrichtungen nur träumen können.

 

Wirtschaftliche Interessen

 

So berichtet „heise online“ im Dezember 2017 etwa von erfolgreichen Start-Ups, die schon heute Konzepte und Ideen hervorbringen, weswegen so manch ein Forscher schon neidisch werden kann.

Beispiele wären etwa das kalifornische „TAE Technologies“, das kanadische „General Fusion“ oder aber „Tokamak Energy“. Sie alle erhalten von Investoren mehr Geld, können dadurch mehr und auch bessere Forscher und Ingenieure anstellen und ihnen steht dadurch auch mehr Rechenpower zur Verfügung, als es so manch einer Universität zu wünschen wäre. Dadurch sind sie in der Lage effizientere Konzepte und Ansätze verfolgen zu können, die uns die neue Technologie bereits in wenigen Jahren öffnen könnte.

 

Wenn an dieser Zukunftstechnologie der Stromgewinnung weiter so intensiv geforscht wird wie heute, dann dürfte es nur noch wenige Jahrzehnte dauern, bis wir eine unendliche, saubere Energiequelle für uns entdeckt haben. Sicher, erneuerbare Energien sind dies ebenso, doch im All oder für die Kolonisierung anderer Sternensysteme können wir uns auf unsere Sonne leider nicht mehr verlassen.

 


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