Laserfusion: Laserlicht kann Temperatur für Kernfusion drastisch senken
Eine Studie in der Fachzeitschrift Nuclear Science and Techniques(öffnet im neuen Fenster) zeigt einen neuen Weg, um die benötigte Temperatur für die Fusion von Deuterium und Tritium von weit über 100 Millionen auf wenige Millionen Kelvin abzusenken. Dadurch könnten sich der Bau von Fusionskraftwerke und die Nutzbarkeit der Energiequelle wesentlich vereinfachen.
In Anwesenheit von elektromagnetischen Feldern soll demnach die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, dass sich ein Deuterium- und ein Tritiumkern verschmelzen. Mit einem starken Laserstrahl im nahinfraroten Bereich ließe sich laut der Berechnung die Wahrscheinlichkeit für eine Kernfusion um den Faktor 1.000 erhöhen.
Eine nochmalige Erhöhung der Energie des Laserlichts auf das 50-Fache würde den Faktor auf eine Milliarde erhöhen. Aber schon mit der geringeren Intensität, die mit einem Exawatt pro Quadratmillimeter allerdings noch jenseits der aktuellen technischen Möglichkeiten liegt, ließe sich eine Kernfusion bei gut handhabbaren 10 Millionen Kelvin realisieren.
Überraschendes theoretisches Ergebnis
Das Vorgehen, das bisher nur theoretisch durchgerechnet wurde, überrascht deshalb, weil das Forschungsteam laut der Mitteilung auf der Website Eurekalert(öffnet im neuen Fenster) zunächst davon ausgegangen war, dass hochenergetisches Laserlicht im Bereich der Röntgenstrahlung die Kernfusion wahrscheinlicher machen würde. Stattdessen dürfte es aber deutlich weniger energiereiches Infrarotlicht sein, das durch die Ausnutzung des Tunneleffekts bei der Überwindung der Coulombbarriere hilft und so die Kernfusion unterstützt.
Laser, die diesen Frequenzbereich ausstrahlen, sind in der Industrie weit verbreitet und lassen als Festkörperlaser vergleichsweise einfach bauen.
Zukünftige Experimente müssen jedoch erst noch zeigen, dass sich das theoretische Vorgehen in der Praxis umsetzen lässt und die Kernfusion bei einem Bruchteil der derzeit nötigen Temperatur stattfinden kann. Die nötige Laserleistung muss erst einmal erreicht werden. Aktuell lassen sich einige Petawatt realisieren, ein Tausendstel eines Exawatts, und das auch nur für Bruchteile von Bruchteilen von Sekunden.