Zündung: Ist die Kernfusion da?

Forscher am US-Labor NIF haben es erstmals geschafft, dass bei einer Kernfusion mehr Energie freigesetzt als zugeführt wurde. Das ist ein Fortschritt - aber noch nicht der Durchbruch.

Artikel veröffentlicht am 13. Februar 2014, 12:09 Uhr, Werner Pluta

Versuchsanlage an der NIF: dem Zeitplan hinterher (Bild: Damien Jemison/LLNL)

Forscher an der National Ignition Facility (NIF) des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) haben erstmals eine Fusionsreaktion mit einer positiven Energiebilanz durchgeführt. Es sei das erste Mal, dass überhaupt in einer Fusionsanlage eine Fusion mehr Energie geliefert habe, als aufgewendet werden musste, um die Fusion in Gang zu bringen, schreiben die Forscher in der Fachzeitschrift Nature.

Pellet in Goldzylinder

Die NIF-Forscher setzen auf die Trägheitseinschlussfusion, bei der ein Brennstoffpellet mit Lasern beschossen wird. Das Pellet besteht aus den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium in einer Kunststoffummantelung (DT-Pellet) und wird für die Fusionsreaktion in einem kleinen Hohlzylinder aus Gold gelegt.

Die 192 Laser werden auf den Hohlzylinder gerichtet, der sich daraufhin auf etwa eine Million Grad aufheizt und Röntgenstrahlen abstrahlt. Die Röntgenstrahlen komprimieren das DT-Pellet so stark, dass der Brennstoff im Inneren zündet und die Wasserstoffisotope zu Helium fusionieren und dabei Energie freisetzen. Die Reaktion arbeitet sich von innen nach außen vor.

Alphateilchen hauen nicht mehr ab

Sie hätten vor allem Fortschritte bei der Alpha-Teilchen-Selbsterhitzung erzielt: Dabei erhitzen die Alphateilchen, Heliumkerne, die bei der Fusion entstehen, das Plasma weiter und treiben die Fusionsreaktion voran, wodurch weitere Alphateilchen entstehen. Bisher waren die Alphateilchen entwichen.

Diese Rückkopplung führe schließlich zur Zündung, erklären die NIF-Forscher. Die Zündung ist der Punkt, ab dem sich Fusionsreaktion selbst erhält. Druck und Temperatur sind dann in dem Pellet so groß, dass sich die Fusionsreaktion fortsetzt, ohne dass weiter Energie zugeführt werden muss - sprich: dass eine Kettenreaktion ausgelöst wird, in der der gesamte Brennstoff verzehrt wird.

Zündung für Ende 2012 angekündigt

Allerdings: Die Zündung wurde immer noch nicht erreicht. Damit hinken die NIF-Forscher ihrem eigenen Ziel weit hinterher: Anfang 2012 hatte Mike Dunne, ein leitender Mitarbeiter des NIF, auf der Konferenz Photonics West 2012 angekündigt, dass sie die Zündung Ende 2012 erreichen würden.

Die Europäer wollen in dem Versuchsreaktor International Thermonuclear Experimental Reactor (Iter), der derzeit in Cadarache in Südfrankreich gebaut wird, eine Fusion durch magnetischen Plasmaeinschluss herbeiführen. Der Iter soll 2022 fertig werden.