Seit einem halben Jahrhundert präsentiert sich die Kernfusion als die endgültige Grenze der Energie, als Horizont der Hoffnung und Innovation. Auf diesem mit enormen Fortschritten und ebenso vielen Herausforderungen verbundenen Weg musste sich die wissenschaftliche Gemeinschaft mit der Schwierigkeit auseinandersetzen, einen Prozess kontrollierbar und nachhaltig zu gestalten, der sich zwar einerseits theoretisch einfach, andererseits aber als äußerst einfach erweist in der Praxis komplex. Wo stehen wir WIRKLICH?
Faszination und Schwierigkeit der Kernfusionsenergie
Das Konzept der Kernfusion, bei dem leichte Atomkerne zu schwereren verschmelzen und dabei Energie freigesetzt wird, fasziniert Wissenschaftler seit seiner Entstehung. Diese Technologie verspricht, den Prozess zu reproduzieren, der die Sonne und die Sterne antreibt, und bietet eine praktisch unbegrenzte und saubere Energiequelle. Der Weg, diese Theorie in eine greifbare Realität umzusetzen, erwies sich jedoch als schwieriger als erwartet.
Das Haupthindernis bei der Verwirklichung der Kernfusion ist die Schaffung einer Umgebung, die die Reaktion eindämmen und kontrollieren kann. Die Fusion erfordert extrem hohe Temperaturen in der Größenordnung von Millionen Grad, was es schwierig macht, die Reaktion stabil und kontrolliert zu halten. Darüber hinaus muss der Prozess mehr Energie produzieren, als zu seiner Auslösung verbraucht wird, ein Zustand, der als „Break-Even-Point“ bezeichnet wird.
Haben wir es jemals erreicht? Ja. Vor Kurzem, im Jahr 2022, in der National Ignition Facility in den USA. Vielleicht war dies nach Jahrzehnten der eigentliche, erste Wendepunkt.
Zwei Hauptansätze: Trägheits- und magnetischer Einschluss
Derzeit gibt es zwei Hauptmethoden für den Versuch, kontrollierte Kernfusionsenergie zu erreichen: Trägheitseinschluss und magnetischer Einschluss.
Trägheitseinschluss
Trägheitseinschluss ist eine Methode, die darauf abzielt, eine Kernfusion durch den Einsatz einer intensiven Energiequelle wie leistungsstarker Laser oder Teilchenstrahlen zu erreichen, die auf ein kleines Ziel fokussiert wird, typischerweise eine Kapsel, die den Fusionsbrennstoff (Wasserstoff) enthält. Die Idee besteht darin, den Brennstoff schnell zu komprimieren und auf eine so hohe Temperatur und einen so hohen Druck zu erhitzen, dass Atomkerne verschmelzen und Energie freisetzen. Dieser Prozess läuft in sehr kurzer Zeit ab, daher der Begriff „träge“, da die Reaktion abgeschlossen sein muss, bevor sich der Kraftstoff ausdehnen und abkühlen kann.
Magnetischer Einschluss
Beim magnetischen Einschluss hingegen werden starke Magnetfelder verwendet, um ein heißes Wasserstoffplasma einzudämmen und zu kontrollieren. Plasma ist im Wesentlichen ein Gas aus geladenen Teilchen (Ionen und Elektronen) bei extrem hohen Temperaturen, das für die Fusion notwendig ist. Die Magnetfelder dienen dazu, das Plasma stabil und von den Reaktorwänden fernzuhalten, da das Plasma bei Kontakt mit festen Materialien abkühlen und die Fusionsreaktion zum Stillstand kommen würde. Diese Methode beruht auf einer konstanten und längeren Kontrolle des Plasmas, um die Reaktion zu unterstützen und Kernfusionsenergie zu erzeugen.
Die Roadmap
70 Jahre Atomkraft sind immer noch nicht genug. Seit 1954, dem Jahr, in dem das Kernspaltungskraftwerk Obninsk in der Sowjetunion das erste Kernkraftwerk der Welt wurde (und etwa 5 MW Strom produzierte), gab es immer wieder Fortschritte und Rückschläge. Außer in den letzten Jahren. Kurz gesagt, das ist das aktuelle Panorama und die aktualisierten Prognosen.
- 2007: Starten der ITER-Projekt, einem Kernfusionsreaktor, mit dem ersten Ziel, bis 2025 das erste Fusionskernkraftwerk zu bauen.
- 2022: Ad des Experiments in Kalifornien die Energie durch Kernfusion erzeugte.
- 2023: Europäische Wissenschaftler aus dem JET-Labor signifikante Ergebnisse erzielen, was die Kernfusion näher an die Realität bringt.
- 2024: Italien beteiligt sich über ENEA auch an Experimenten zur Kernfusionsenergie (wie dem neuen Reaktor). begann in Japan) und trägt zu den Forschungsanstrengungen auf diesem Gebiet bei.
- 2035: Vorhersage des Beginns der ersten Operationen mit Deuterium und Tritium im Rahmen des ITER-Projekts.
- 2040: Prognose für den Bau eines „ersten“ Kraftwerks seiner Art.
Tatsächlich sind wir noch 15 bis 20 Jahre vom ersten Kernfusionskraftwerk entfernt. Dies sind im Gegenteil keine pessimistischen Schätzungen. Sie sind vielleicht zu optimistisch: Die Verwaltung von Plasma im magnetischen Einschluss und die Schaffung einer stabilen Umgebung für die Fusion bleiben schwierige Aufgaben.
Und alle Projekte (einschließlich ITER, der der erste „Dinosaurier“ in diesem Sektor sein wird) sind auf Managementprobleme gestoßen und unerwartete Kosten.
Die Zukunft der Kernfusion
Einige Experten bleiben optimistisch, andere sind vorsichtiger, aber eines haben sie alle gemeinsam: Die Attraktivität sauberer, nahezu unbegrenzter Energie wird die Forschung auf diesem Gebiet weiterhin vorantreiben.
Die Kernfusionsenergie stellt eine Inside-Out-Wette auf die Zukunft der Energietechnologie dar. Mit der richtigen Kombination aus Investitionen, Forschung und Innovation könnte es aktuelle Hindernisse überwinden und zur Energiequelle der ganzen Welt werden. Die Geschichte der Wissenschaft ist voller Herausforderungen, die unüberwindbar schienen und dann dank menschlicher Genialität und Beharrlichkeit in der Forschung gemeistert wurden. Die Kernfusion könnte diesem Modell folgen und sich von einem Traum in eine greifbare Realität verwandeln, mit tiefgreifenden und dauerhaften Auswirkungen auf die Menschheit und unseren Planeten.
Wir alle drücken ihr die Daumen, auch diejenigen, die etwas anderes sagen.
