Für eine CO2-freie Energieversorgung suchen Forscher auf der ganzen Welt nach Alternativen die zuverlässig ausreichend Energie zur Verfügung stellen kann. Die Kernfusion ist dabei seit vielen Jahren eine immer wieder genannter Kandidat. Einer US Firma gelingt jetzt der Durchbruch bei der Kernfusion.
Bisher ist es nicht gelungen einen Fusionsprozess mit positiver Energiebilanz aufrecht zu halten. Denn um den Prozess der Kernfusion aufrecht zu erhalten muss man das erforderliche Plasma in einem Magnetfeld halten. Bei allen bisherigen Versuchen benötigte man für das Magnetfeld mehr Energie als man durch die Fusion gewinnen konnte. Der Durchbruch der amerikanischen Firma ist ein neuer Meilenstein in der Kernfusion.
Theoretische Grundlage bereits in den 1950er Jahren gelegt
Sowjetische Forscher haben bereits in den 1950er Jahren die theoretischen Grundlagen für einen Fusionsreaktor gelegt. Allerdings ist es bisher nicht gelungen die dabei auftretenden technischen Probleme zu lösen.
In einem sogenannten Tokamak-Reaktor herrschen Bedingungen wie auf der Sonne mit entsprechend extrem hohen Temperaturen und Drücke. Hierzu hält man Plasma in einem Magnetfeld, dessen Magnete extrem viel Strom benötigen. Bisher war damit keine positive Energiebilanz erreichbar d.h. die Magnete benötigten mehr Strom als aus der Fusionsprozess generieren konnte.
Durchbruch bei Kernfusion durch Hochtemperatur-Supraleiter
Dem Commonwealth Fusion Systems (CFS) und dem Plasma Science and Fusion Center (PSFC) am Massachusetts Institute of Technology ist es jetzt gelungen einen Magneten zu entwickeln der nur ein Siebtel des Strombedarfs benötigt als bisherige Magnete. Der Magnet ist dennoch stark genug, das Plasma stabil zu halten. Dadurch ist zumindest theoretisch eine positive Energiebilanz möglich. Gegenüber CNBC schwärmt der Vorstandsvorsitzender der Fusion Industry Association, Andrew Holland. „Das ist eine große Sache. Das ist kein Hype, das ist Realität. Mit den Fortschritten in der gesamten Fusionsindustrie sehen wir, wie eine neue, saubere, nachhaltige und immer verfügbare Energiequelle entsteht. Kein Unternehmen, keine Universität, kein nationales Labor und keine Regierung hat bisher das Ziel der kostendeckenden Fusion erreicht“, so Andrew Holland.
Der Fortschritt wurde durch neuartige Hochtemperatur-Supraleiter erreicht. Dabei sinkt der elektrische Widerstand auf nahezu null. Dieser Effekt tritt eigentlich nur bei extrem tiefen Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunkt auf. Doch durch besondere Materialien ist es gelungen die Temperaturgrenze für die Supraleitung weiter nach oben zu schieben. Deshalb auch die Bezeichnung Hochtemperatur-Supraleiter. Hochtemperatur-Supraleitung gilt als Schlüsseltechnik auch für andere elektrischen Anwendungen bei denen es gilt elektrische Verluste zu reduzieren.
Testanlage soll bis 2025 fertiggestellt werden
Die neuartigen Magneten sollen jetzt in einer Testanlage namens SPARC eingesetzt werden. Die Anlage ist bereits im Bau und soll 2025 in Betrieb gehen. Bei SPARC handelt es sich um eine Versuchsanlage die erstmals Energie erzeugen soll. Die Ergebnisse aus SPRAC sollen in das Fusionskraftwerk ARC einfließen, dessen Betrieb 2030 geplant ist. Die Kernfusion kann allerdings in Zukunft nur dann eine Rolle spielen, wenn die Entwicklung schneller als bisher erfolgt. Kritiker befürchten allerdings, dass die Stromerzeugung durch Kernfusion, wenn überhaupt, nur zu extrem hohen Kosten möglich sein wird.
Auch Großbritannien und China forschen an Fusionsreaktor
Die US-Forscher setzen mit dem Tokamak-Reaktor auf eine kontinuierlich ablaufenden Fusionsprozess. Wissenschaftler in Großbritannien arbeiten derweil an einem anderen Reaktor, der auf eine Abfolge von einzelnen Fusionen setzt. Diese Technik käme ohne die energieintensiven Magnete zur Bändigung des Plasmas in einem Ring aus. Das US-Programm wird auch von Bill Gates finanziert.
Die Erfolge der privaten Initiative setzt auch das internationale Projekt ITER unter Druck. Allerdings sind die amerikanische Forscher nicht die einzigen, die Erfolge zu vermelden haben. Auch der chinesische Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) verwendet mittlerweile supraleitende Magnetspulen. China ist auch mit der Entwicklung eines Thorium-Reaktors dem Westen vorraus.
Quelle: CNBC
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