Kernfusion: Focused Energy will in Deutschland Atome fusionieren

Mitte des kommenden Jahrzehnts will Focused Energy das erste Fusionskraftwerk ans Netz bringen. Die Standortentscheidung fällt in wenigen Monaten.

Ein Bericht von veröffentlicht am
Kernfusion (Symbolbild): Bekommt Darmstadt das erste Fusionskraftwerk?
Kernfusion (Symbolbild): Bekommt Darmstadt das erste Fusionskraftwerk? (Bild: NIF/LLNL)

Experimental Advanced Superconducting Tokamak, Wendelstein 7-X, National Ignition Facility - an verschiedenen Orten auf der Welt wird an Kernfusion geforscht. Weitere Großanlagen wie der Iter sind im Bau. Ein deutscher Forscher hat den Ehrgeiz, das erste funktionsfähige Kernfusionskraftwerk in Deutschland zu bauen.

Inhalt:
  1. Kernfusion: Focused Energy will in Deutschland Atome fusionieren
  2. Laserfusion funktioniert
  3. Die Zeit drängt

Es soll das erste Kraftwerk werden, das per Trägheitseinschlussfusion Energie produziert. Das Unternehmen, das es bauen möchte, heißt Focused Energy. Sein Ziel ist es, in wenigen Jahren durch die Fusion der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium Energie zu erzeugen.

Das eigentliche Kraftwerk soll dann in 10 bis 15 Jahren stehen - und zwar gern in Deutschland, wie einer der Gründer von Focused Energy, der Physiker Markus Roth, Golem.de sagte. "Wir haben hier in Deutschland eine unglaublich tolle Technologielandschaft. Wir produzieren an unseren Universitäten ein enormes Wissen in der Grundlagenforschung, da sind wir weltweit nach wie vor sehr weit vorn."

Gewinne werden anderswo gemacht

Aber auch wenn hierzulande Spitzenforschung betrieben werde: Bei der praktischen Anwendung und der Kommerzialisierung würden die Gewinne oft im Ausland gemacht. "Seit Gründung vor knapp einem Jahr haben wir die Top-Wissenschaftler weltweit rekrutiert, die mit Hochdruck an unserer Technologie arbeiten. Unser Ziel ist es, diese in Deutschland zur Marktreife zu entwickeln und zum Hotspot für Kernfusion zu werden", sagt Roth.

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Roths Spezialgebiet ist Laserfusion an der Technischen Universität (TU) Darmstadt, dessen Entwicklungslabor von Focused Energy übernommen wird. Im Gegenzug wird die TU Anteilseigner an dem deutsch-amerikanischen Unternehmen.

Focused Energy hat sich auf die Targets spezialisiert, jene Behälter, in denen der Brennstoff in den Reaktor geschossen wird. Das Target ist ein etwa ein Millimeter großes Kügelchen, das mit den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium gefüllt ist. Der Energiegehalt des Kügelchens entspricht etwa dem eines vollgeladenen Akkus eines Tesla Model S mit rund 600 Kilometern Reichweite.

Laser beschießen Kügelchen mit Brennstoff

Bei der Laserfusion, wie sie von den großen Forschungslabors bisher verfolgt wird, wird das Kügelchen mit einer Geschwindigkeit von 300 bis 400 Metern pro Sekunde in einen 10 Meter großen Reaktor geschossen und in dessen Zentrum mit Laserstrahlen beschossen. Sie heizen dieses Kügelchen in wenigen Milliardstel Sekunden auf extrem hohe Temperaturen auf. Die äußere Schicht der Kugel dampft ab, sie explodiert. Der Rückstoß treibt das Innere des Kügelchens in Richtung Zentrum.

Dabei werde der Brennstoff innerhalb von 15 Milliardstel Sekunden von null auf 450 Kilometer pro Sekunde beschleunigt und im Zentrum verdichtet und weiter aufgeheizt - bis auf eine Temperatur von 140 Millionen Grad. "Wenn das passiert, dann entstehen an irgendeiner Stelle dieses Kügelchens die Bedingungen für die Fusion. Dann fangen die Atome an, miteinander zu verschmelzen", erläutert Roth.

  • Die vier Gründer: Markus Roth, Anika Stein, Thomas Forner und Todd Ditmire (v.l.n.r.) (Bild: Focused Energy)
Die vier Gründer: Markus Roth, Anika Stein, Thomas Forner und Todd Ditmire (v.l.n.r.) (Bild: Focused Energy)

Es entsteht ein Heliumkern, und ein Neutron wird freigesetzt. Weil es elektrisch nicht geladen ist, verlässt es das Plasma und schlägt von innen in die Reaktorwand ein. Es wird gebremst und gibt dabei seine Energie in Form von Wärme an ein Medium ab. Das wiederum heizt ein Kühlmittel, das verdampft und eine Dampfturbine antreibt.

Erneuerbare Energien und Klimaschutz: Hintergründe - Techniken und Planung - Ökonomie und Ökologie - Energiewende (Deutsch)

Heliumkerne heizen das Plasma weiter auf

Der elektrisch geladene Heliumkern hingegen bleibt im Plasma und gibt dort lokal seine Energie ab, was dazu führt, dass der Brennstoff weiter aufgeheizt wird. Dadurch finden mehr Reaktionen statt, es entstehen mehr Heliumteilchen, die den Brennstoff weiter aufheizen. Dann frisst sich eine nukleare Brennwelle von innen durch den Treibstoff nach außen, braucht mehr Treibstoff auf und liefert immer mehr Energie.

"Wenn das passiert, wird dabei ungefähr 100- bis 200-mal mehr Energie frei, als die Lasersysteme gebraucht haben, um dieses Kügelchen zu komprimieren", sagt Roth. "Man schießt zehn Mal pro Sekunde so ein Kügelchen in diesen Reaktor, feuert mit den Lasern und kriegt zehn Mal pro Sekunde ungefähr 200 Mal mehr Energie raus, als man reinsteckt."

Das ist auch schon gelungen.

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Laserfusion funktioniert 
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Eheran 09. Jun 2022

Die Antwort geht nicht nur am Thema vorbei, sie ist auch noch in sich völlig falsch...

Baumbart 09. Jun 2022

Die Fusionsforschung auch in China findet international statt, heißt, zwischen den...

Eheran 06. Jun 2022

Vielen dank für die logisch schlüssige Erklärung, warum man solche Systeme nirgendwo sieht.

lestard 01. Jun 2022

Also ich bin mir absolut sicher, dass wir in der Praxis zuerst einen funktionierenden...



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