Es kann fusionieren

von Daniel Clery6.05.2013Wissenschaft

Wenn es den Forschern gelingt, mit Kraftwerken wie dem französischen ITER mehr Energie zu produzieren, als man für den Betrieb benötigt, wird die Welt eine andere sein als heute. Schluss mit Klimawandel, her mit dem Weltfrieden – und Bolivien steigt auf zum neuen Strippenzieher.

Kernfusionsenergie verheißt eine glänzende Zukunft: technisch anspruchsvoll, umweltschonend und futuristisch. Würden wir allerdings heute alle Kohle- und Atomkraftwerke gegen ­Fusionsreaktoren auswechseln, würde – zumindest anfangs – niemand einen Unterschied bemerken. Kernfusion ist im Grunde genommen nur eine alternative Art der Wärmeerzeugung. Ist die benötigte Temperatur erst einmal erreicht, unterscheiden sich Kernfusionsreaktoren nicht mehr von herkömmlichen Kraftwerken. Hitze bringt Wasser zum Kochen, Wasserdampf treibt Turbinen an, Turbinen bringen Reaktor in Bewegung, Reaktor produziert Strom.

Und dennoch wäre eine mit Fusionsenergie angetriebene Welt in vielerlei Hinsicht anders als die heutige. Nicht dessentwegen, was sie macht, sondern, was sie nicht macht. Fusionsenergie setzt keine Treibhausgase frei, hinterlässt keinen atomaren Müll und verbrennt keine kostbaren fossilen Brennstoffe.

Alles am ITER ist gewaltig

Die Wärmeerzeugung des Fusionsreaktors ist das Gegenteil der Wärmeerzeugung im gewöhnlichen Atomkraftwerk. Bei der Kernspaltung, wie wir sie heute kennen, werden größere Atome wie Uran geteilt und dadurch Energie erzeugt. Dagegen bindet die Kernfusion Wasserstoff-Atomkerne aneinander, um ein größeres Atom zu bilden und somit Energie zu erzeugen. Beide Techniken sind unterschiedlich schwer zu handhaben. In Kernspaltungsreaktoren werden Bremssubstanzen und Steuerstäbe benötigt, um die Reaktionen unter Kontrolle zu halten. Fusionsreaktoren funktionieren anders.

Die Herausforderung besteht darin, dass die Atomkerne eigentlich gar nicht miteinander fusionieren wollen. Um sie dennoch dazu zu bringen, muss man sie auf 150.000.000 Grad Celsius erhitzen. Wissenschaftler müssen sich daher zwei elementare Fragen stellen: Wie kann der Brennstoff derartig erhitzt werden, und wie kontrolliert man ein Material, das selbst die härtesten Metalle schmilzt?

Seit den 1940er-Jahren haben Wissenschaftler versucht, diese Probleme zu lösen. Bisher ist kein Fusionsreaktor in der Lage, mehr Energie zu produzieren, als er selber benötigt. Der aktuelle Versuch, diese Probleme zu überwinden, heißt „International Thermonuclear Experimental Reactor“ (ITER): ein riesiger Fusionsreaktor in Frankreich, der von der EU, China, Indien, Russland, Japan, Südkorea und den USA unterstützt wird.

Ein Kilogramm Wasserstoff-Brennstoff pro Tag

Alles am ITER ist gewaltig: Nicht nur die Gesamtkosten von 16 Milliarden Euro, sondern auch der Reaktor – Tokamak genannt. Mit 23.000 Tonnen wiegt er das Dreifache des Eiffelturms. Ein supraleitendes Magnetsystem fixiert den heißen Brennstoff und macht den Löwenanteil des Gewichts aus. Um die nötige Hitze zu erzeugen, benötigt ITER riesige Mengen elektrischen Stroms, Partikelstrahlung und Radiowellen. Der Reaktor ist konzipiert, zehnmal mehr Strom zu erzeugen, als er selbst verbraucht. Ob das Experiment gelingt, erfahren wir frühestens in 15 Jahren.

Angenommen, es klappt: Was wären die Konsequenzen? Nimmt man ITER als Maßstab, werden Fusionsreaktoren viel Platz und Geld benötigen. Sie werden damit die Rolle der Atom- und Kohlekraftwerke einnehmen und die elektrische Grundversorgung bereitstellen. Andere Stromerzeugungsverfahren, die sich einfacher an- und ausschalten lassen, werden aber auch weiterhin benötigt, um die Nachfrage zu bedienen.

Der größte Unterschied zu herkömmlichen Methoden besteht darin, was in die Kraftwerke hineingeht und was dafür herauskommt. Ein Kohlekraftwerk verbrennt täglich 10.000 Tonnen (ungefähr 100 Güterwagen) des fossilen Brennstoffs, um ein Gigawatt Strom zu erzeugen. Für die gleiche Leistung benötigt ein Fusionsreaktor lediglich ein Kilogramm Wasserstoff-Brennstoff pro Tag. Dieser Brennstoff wird teils aus Meerwasser, teils aus Lithium gewonnen, das das Wasserstoffisotop Tritium enthält.

Saubere neue Welt

Würden wir nur noch Fusionsreaktoren einsetzen, gäbe es keine tödlichen Unfälle in Kohleminen mehr, und der Raubbau an der Natur würde enden. Beim Verbrennen von Kohle entstehen außerdem unweigerlich erhebliche Mengen CO₂ und andere hochgiftige Schadstoffe. Der Abschied von der Kohlekraft wäre also ein wichtiger Schritt im Kampf gegen den Klimawandel und die Umweltverschmutzung.

Sollten Fusionsreaktoren die herkömmlichen Atomreaktoren ablösen, würde der ohnehin riesige Berg von gefährlichem Atommüll aufhören zu wachsen. Solch Abfall ist tödlich für alle Lebewesen und strahlt hunderttausende Jahre. Momentan sind weltweit 250.000 Tonnen Atommüll gelagert, und niemand weiß, was damit geschehen soll. Das Verbrennen von Wasserstoff in Fusionsreaktoren produziert lediglich harmloses Helium. Der Fusionsreaktor selbst wird im Laufe seines Bestehens zwar radioaktiv, seine Strahlung klingt aber nach ein paar Jahrzehnten – anstelle von Jahrtausenden – ab.

Sollten wir das Elektroauto in diesem Jahrhundert perfektionieren, könnte das Fusionsverfahren unsere Erdölabhängigkeit beenden. Stellen Sie sich das vor: eine Welt, befreit von den Fesseln der Ölindustrie, der mächtigsten Industrie der Welt. Weniger Umweltschäden und Treibhausgase in der Atmosphäre wären die Folge. Ökologisch wichtige Gebiete würden nicht durch Pipelines oder Bohrarbeiten zerstört. Es gäbe keine weiteren Ölkatastrophen wie die im Golf von Mexiko, weil wir keine Bohrinseln oder Öltanker bräuchten. Der ölreiche Mittlere Osten wäre nicht länger Opfer gieriger Supermächte. Und Bolivien, wo etwa die Hälfte des weltweit bekannten Lithiums vorhanden ist, könnte zu einem neuen politischen und wirtschaftlichen Strippenzieher werden. Eine seltsame neue Welt erwartet uns.

_Übersetzung aus dem Englischen_

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