Wann kommt die Fusionsenergie?

Von Joachim Grawe
(Joachim.Grawe@energie-fakten.de)

Kurzfassung

Für die künftige Energieversorgung der Menschheit werden große Hoffnungen in die Kernfusion gesetzt. Diese ahmt kernphysikalische Prozesse in der Sonne und allen anderen aktiven Sternen technisch nach. Dort werden bei der Verschmelzung (Fusion) von Kernen von Wasserstoff-Atomen zu Kernen des Heliums nach der Einsteinschen Formal Energie gleich Masse mal Quadrat der Lichtgeschwindigkeit winzige Mengen an Materie (Elementarteilchen) in riesige Mengen an Energie umgewandelt.

Auf der Erde lässt sich der enorme Druck im Inneren der Sonne von 100 Milliarden (Mio.) bar nicht erreichen. Deshalb wird die – leichtere – Verschmelzung von Kernen zweier Isotope (d. h. Atome mit einer abweichenden Anzahl von Neutronen im Kern) des Wasserstoffs angestrebt, nämlich des Deuteriums (dessen Kern aus 1 Proton wie beim „normalen“ Wasserstoff und 1 Neutron besteht) und des Tritiums (1 Proton + 2 Neutronen). Deuterium ist in den Weltmeeren mit 140 g je t reichlich vorhanden. Tritium kann aus dem häufig vorkommenden Metall Lithium durch Einfangen von Neutronen „erbrütet“ werden.

Zur Ingangsetzung („Zündung“) des Fusionsprozesses muss das Deuterium-Tritium-Gemisch in ein sog. Plasma überführt werden, bei dem die Atomkerne von den – sie normalerweise umgebenden – Elektronen getrennt sind. Das Plasma muss auf mindestens 100 Mio. °C erhitzt, stark verdichtet und eine Zeitlang gut wärme-isoliert eingeschlossen werden. Dabei muss verhindert werden, dass das Plasma mit den Wänden des dieses einschließenden Gefäßes, eines als „Torus“ bezeichneten zu einem Kreis geschlossenen Hohlrohres, in Berührung kommt. Das wird durch sehr starke Magneten bewirkt.

Erstmals gelang 1951 der Einschluss eines Plasmas. 1997 wurde in der europäischen Versuchsanlage JET in Culham (GB) kurzzeitig eine Wärmeleistung von 16 Megawatt erzeugt, halb so viel, wie für das Experiment aufgewandt werden musste. In weltweiter Zusammenarbeit soll ab 2007 in Cadarache (F) der ITER entstehen, ein großer Test-Reaktor. Er soll erstmals einen deutlichen Energieüberschuss liefern. Mit ihm sollen zehn Jahre lang Erfahrungen gesammelt werden. Bei positiven Ergebnissen soll anschließend die Planung für den ersten Demonstrations-Reaktor beginnen. Bei dieser „DEMO“ genannte Anlage soll der Energiegewinn das Vierzigfache des Inputs betragen.

Ab etwa 2060 könnte die Kernfusion einen spürbaren Beitrag zur Energieversorgung der Menschheit leisten. Sie stellt eine Weiterentwicklung der Kerntechnik und gewissermaßen die „Reserve-Variante“ zur Kernspaltung dar, für die von der sog. Generation IV ab etwa 2020 entscheidende weitere Fortschritte in Bezug auf die Reaktorsicherheit erwartet werden.

Weitere Informationen können Sie der Langfassung entnehmen.
Hier können Sie Kurz- und Langfassung gemeinsam als PDF downloaden (PDF, 32 kB). Dieser Beitrag wurde am 7. September 2006 veröffentlicht.

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Siehe auch:

• Weitere Materialien und Informationen finden Sie im Bereich (Kern-) Fusion bei den Energie-Fakten.de

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