Kann Kernfusion die Welt retten? Kernfusion kann die Welt retten, indem sie unbegrenzte saubere Energie liefert, ohne gefährliche Abfälle zu produzieren. Jetzt hat ein Kernfusionsexperiment in den USA erstmals eine positive Energiebilanz erzielt. Damit haben die Forscher einen neuen Meilenstein erreicht. Wissenschaftlern am Lawrence Livermore National Laboratory ist es Anfang Dezember nach Jahrzehnten zum ersten Mal gelungen, durch die kontrollierte Verschmelzung von Atomkernen mehr Energie zu erzeugen, als zur Zündung des Fusionsprozesses notwendig war. Damit ergibt sich erstmals die Möglichkeit, Energie aus Kernfusion zu nutzen (Al Jazeera, 13.12.2022).
Kernfusion: Ein Hoffnungsträger für eine kohlenstofffreie und saubere Energie
Kernfusion ist eine Technologie, die das Potenzial hat, den Planeten eines Tages von fossilen Brennstoffen zu befreien und die Hauptursache für den Klimawandel zu beseitigen. Bei der Kernfusion verschmelzen Atome, dabei wird Energie frei. Allerdings hatte die Entwicklung der Kernfusion lange Zeit mit schwierigen Herausforderungen zu kämpfen. In diesem Artikel werfen wir einen Blick darauf, wie Kernfusion funktioniert und welche Schwierigkeiten dabei auftreten. Es ist eine Technologie, die vielversprechend ist und von der die Wissenschaftler hoffen, dass es eines Tages eine kohlenstofffreie, saubere und kostengünstige Energiequelle sein kann.
Bild: U.S. Department of Energy from United States, Public domain, via Wikimedia Commons
Kernfusionsreaktionen: Die Grundlage für das Leben auf der Erde
Die Kernfusionsreaktion liefert die Energie, die die Sonne und andere Sterne erstrahlen lässt. Durch die Zusammenführung zweier leichter Atomkerne entsteht ein schwererer Atomkern, wobei die Masse des neuen Kerns geringer ist als die der beiden ursprünglichen Atomkerne. Der Unterschied in Masse wird in Energie umgewandelt und beim Prozess freigesetzt. Dieser Prozess ist für das Leben auf der Erde von entscheidender Bedeutung, da er die Energiequelle für die Sonne und andere Sterne darstellt. Kernfusionsreaktionen sind somit essenziell für die Entstehung und den Erhalt des Lebens auf der Erde.
Forschungen zur Kernfusion als Energiequelle: Erik Lefebvre und die französische Atomenergiekommission
Erik Lefebvre, der Projektleiter der französischen Atomenergiekommission, sagte, dass wir Wege finden müssen, um diese extrem heiße Materie von allem zu isolieren, was sie abkühlen könnte – das Problem der Eindämmung. Seit den 1930er Jahren versuchen Wissenschaftler, den Prozess der Kernfusion auf der Erde zu duplizieren. Aktuell konzentrieren sich die Bemühungen auf die Verschmelzung eines Paares von Wasserstoffisotopen – Deuterium und Tritium. Diese spezielle Kombination liefert „viel mehr Energie als die meisten Fusionen“ und benötigt dafür weniger Wärme, um den Prozess der Fusion in Gang zu setzen. Forscher arbeiten weiter an der Entwicklung effizienter Methoden, um Kernfusion als Energiequelle zu nutzen.
Kernfusion – Eine attraktive Option für unbegrenzte und saubere Energie
Daniel Kammen, Professor für Energie und Gesellschaft an der Universität von Kalifornien in Berkeley, erklärt, dass Kernfusion eine Möglichkeit bietet, „praktisch unbegrenzt“ Energie zu gewinnen, wenn die Technologie kommerziell rentabel dargestellt werden kann. Die benötigten Elemente sind in Meerwasser verfügbar und im Gegensatz Technik, die derzeit in Kernkraftwerken angewendet wird, entsteht bei der Fusion kein radioaktives Abfallprodukt. Kernfusion ist eine attraktive Option, um unbegrenzte und saubere Energie zu erzeugen und eine interessante Alternative für die fossilen Energiequellen. Die Forschung rund um Kernfusion hat in den letzten Jahren zugenommen, da die Wissenschaft auf der Suche nach einer sauberen und nachhaltigen Energiequelle ist.
Eine Technologie als Hoffnung für die globale Energieproduktion
Die Wissenschaftler hoffen, dass die Technologie ein entscheidender Faktor für die globale Energieproduktion sein könnte. Lefebvre warnte jedoch, dass noch ein langer Weg zu gehen ist, bis ein solches Projekt auf einer industriellen und kommerziellen Ebene erfolgreich umgesetzt werden kann. Er schätzt, dass es mindestens 20 bis 30 Jahre dauern würde, bis dies möglich ist. Dennoch besteht die Hoffnung, dass diese Technologie eines Tages einen wichtigen Beitrag zur Lösung der Energiekrise leisten kann.
Die Erforschung der Kernfusion durch Tokamak: Eine unbegrenzte, saubere Energiequelle?
Wissenschaftler versuchen, Kernfusion nachzuahmen, um Energie zu erzeugen. Eine Möglichkeit, mit der sie experimetieren, ist als „Tokamak“ bekannt. Ein Tokamak ist eine donutförmige Vakuumkammer, die mithilfe starker Magnete den Brennstoff in ein überhitztes Plasma – zwischen 150 und 300 Millionen Grad Celsius – verwandelt, wo Fusionsprozesse stattfinden können. Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung und Verbesserung der Technologie, um die Kernfusion zu einer realen Option für die Energieerzeugung zu machen.
Forscher arbeiten an der Optimierung der Fusionsenergie
Die Forscher im Labor haben berichtet, dass mehrere Experimente schlechtere Ergebnisse gezeigt haben. Dennoch haben sie Wege entdeckt, um die Qualität der Brennstoffkapsel und die Symmetrie der Laser, die die Startenergie liefern, zu verbessern. Kammen erklärte, dass das wichtigste Merkmal, um die Fusionsenergie von der Theorie in die kommerzielle Realität zu bringen, darin besteht, mehr Energie herauszuholen als man hineinsteckt. Er betonte, dass die Forscher hart daran arbeiten, die Abläufe zu optimieren und die Ergebnisse zu verbessern.
Kommerzielle Nutzung noch in weiter Ferne
Doch von dem Durchbruch am Lawrence Livermore National Laboratory bis zu einer kommerziellen Nutzung ist es noch ein weiter Weg. Der Bau eines stromliefernden Kernfusionsreaktors sei immer noch Jahrzehnte entfernt, relativierte die Direktorin des Lawrence Livermore National Laboratory, Kimberly Budil, auf einer Pressekonferenz nach Bekanntgabe des Erfolgs.
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