Energierevolution: Wissenschaftler bauen erstmals künstliche Sonne

Energierevolution: Wissenschaftler bauen erstmals künstliche Sonne

von Wolfgang Kempkens

Wissenschaftler forschen am Fusionsreaktor. Er könnte die Energieversorgung revolutionieren.

In Kalifornien steht ein fußballfeldgroßes, zehn Stockwerke hohes Gebäude. 192 der stärksten Laser der Welt sind darin installiert - nicht für einen Science-Fiction Film, sondern für ein Mega-Fusionsexperiment, das zu einer Sensation geführt hat. Forscher des renommierten Lawrence Livermore National Laboratory haben es erstmals geschafft, eine Kernfusion mit weniger Energie in Gang zu setzen, als diese liefert.

Bei dem Experiment lenkten 3.000 Spiegel das energiereiche Licht der Laser auf ein stecknadelkopfgroßes tiefgefrorenes Ziel, ein Gemisch aus den Stoffen Deuterium und Tritium. Innerhalb von winzigen Bruchteilen einer Sekunde erhitzen die Laserstrahlen das Kügelchen auf mehr als 100 Millionen Grad Celsius. Gleichzeitig entsteht ein gewaltiger Druck, wie bei einer Explosion.

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In dieser mehr als höllischen Atmosphäre verschmelzen die Isotope zu Helium. Dabei werden Neutronen frei und es entsteht weitere Wärme, deren Energieinhalt größer ist als der, der in die Laser floss.

Damit haben die Forscher an der National Ignition Facility (NIF), wie die Forschungsanlage heißt, gezeigt, dass die physikalischen Vorgänge in der Sonne, die sie zum Feuerball macht, auf der Erde kontrolliert imitiert werden können. In Wasserstoffbomben ist das bereits gelungen, allerdings völlig unkontrolliert.

Seit 2003 ist NIF in Betrieb, 2010 begannen die ersten Experimente mit dem Ziel, einen Fusionsreaktor zu bauen. Sie sind extrem leistungsstark, aber sicherer als Atomkraftwerke. Weltweit forschen Wissenschaftler an dieser Technik, mit dem Experiment ist man ihr nun einen Schritt weitergekommen. Auch, wenn er nur sehr klein ist.

Denn die Wärme, die bei dem Fusionsexperiment entsteht, lässt sich nicht nutzen. Was die Forscher allerdings nicht sonderlich stört. Sie wollen Energie mit Hilfe der Neutronen gewinnen, die bei der Fusion frei werden. Sie sollen in einen Reaktor geleitet werden und dort Uran- und Plutoniumatome spalten.

Sicherer als Atomkraft?Dabei entstehen, wie in jedem Kernreaktor, enorme Mengen an Wärme. Das Kühlwasser, das sich auf einige 100 Grad Celsius erhitzt, wird in einen Wärmetauscher geleitet, in dem Dampf für die Stromerzeugung entsteht. Ist die Technik ausgereift, so die Erwartung der Wissenschaftler, erzeugen diese nuklearen Hybridkraftwerke ein Vielfaches der Energie, die die 192 Laser verbrauchen.

Derartige Hybridreaktoren, deren Prinzip der sowjetische Physiker, Wasserstoffbomben-Entwickler und Friedensnobelpreisträger Andrei Sacharow erfunden hat, besitzen zudem eine gewaltigen Sicherheitsvorteil: Eine atomare Kettenreaktion ist in dem innovativen Kraftwerk unmöglich. Es schaltet sich sofort ab, wenn nicht mehr genügend Neutronen aus dem Fusionsprozess kommen.

Der Hybridreaktor kann sogar radioaktive Abfälle vernichten: In einem Transmutation genannten Prozess verwandeln die Neutronen strahlenden Müll in schnell zerfallendes oder gar nicht mehr strahlendes Material. Edward Moses, Direktor des Programms, glaubt, dass es einen ersten Prototypen in 20 Jahren geben wird.

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