Die Mischung macht`s - auch in Zukunft

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Ein Klassenzimmer im Jahr 2099. Die Lehrerin projiziert ein 3-D-Bild an die Wand, das den qualmenden Schlot eines altertümlichen Kraftwerks zeigt. „Anfang des Jahrhunderts wurde ein großer Teil des elektrischen Stroms durch das Verbrennen von Kohle und Gas erzeugt“, doziert sie. Ungläubiges Staunen bei den Schülern: „Gab’s denn damals noch keine Fusionsreaktoren?“

Ob Szenen wie diese eines Tages Realität sein könnten, fragt sich – mit wissenschaftlicher Akribie – Thomas Hamacher. Der promovierte Physiker leitet die Gruppe Energie- und Systemstudien am Garchinger Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP). „Wir versuchen herauszufinden, wie die Energieversorgung der Zukunft aussieht und wie die Kernfusion in diese Energieversorgung hineinpassen könnte“, sagt Hamacher.

Die Kernfusion ist jener Prozess, der die Sterne zum Leuchten bringt. Leichte Atomkerne verschmelzen zu schwereren und entlassen dabei jede Menge Energie: Ein Kilogramm Wasserstoff verschmolzen zu Helium liefert genauso viel Energie, als würde man 10000 Tonnen Steinkohle verheizen. Seit Jahrzehnten arbeiten die Forscher daran, die nukleare Fusion in reifenförmigen Experimentalreaktoren – je nach Ausführung „Tokamak“ oder „Stellarator“ genannt – zu verwirklichen.

Gelingt das Unterfangen, bietet die Fusion diverse Vorteile: Die Vorkommen an Brennstoff sind schier unerschöpflich. Der Prozess würde weder Treibhausgase freisetzen noch langlebigen Atommüll generieren. Auch ein GAU scheint ausgeschlossen; denn anders als die Kernspaltung kann die Fusion nicht außer Kontrolle geraten. Dafür ist das Plasma, in dem die Kerne verschmelzen, zu stark verdünnt.

Bis die Welt von diesen Vorteilen profitieren kann, wird jedoch noch einige Zeit vergehen: Etwa im Jahr 2050 rechnen Experten mit den ersten kommerziellen Fusionskraftwerken. „Das ist noch ein langer Weg“, gibt Hamacher zu. „Aber die Schritte, die zum Ziel führen, sind identifiziert“. Vor allem haben Physiker inzwischen die Theorie der Fusion verstanden. Daher gehen sie davon aus, künftig auf keine unvermuteten prinzipiellen Probleme mehr zu stoßen. Schwierigkeiten wie Turbulenzen im Plasma, die sie nicht ins Kalkül gezogen hatten, haben den Zeitplan in der Vergangenheit immer wieder verzögert.

Jetzt ist es für Physiker keine Frage mehr, dass mit ITER die Zündung eines Plasmas gelingt. „Das größere Problem wird sein, eine solche Maschine zuverlässig als Kraftwerk zu betreiben“, sagt Hamacher. „Ein Fusionskraftwerk besitzt eine enorme Komplexität, und die muss man meistern – und zwar nicht zwei Stunden pro Woche, sondern 8000 Stunden im Jahr.“ Dass das möglich ist, soll vor allem der Demonstrationsrektor DEMO beweisen.

Plasma-Entladung in der Fusionsanlage ASDEX Upgrade Bild vergrößern
Plasma-Entladung in der Fusionsanlage ASDEX Upgrade
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