Die kontrollierte Kernfusion wird seit den 1960er Jahren für machbar gehalten. Eine lange, aufwändige Entwicklung führte zu Plänen für einen ersten Reaktor, der mehr Energie produziert als er benötigt: Den Internationalen Thermonuklearen Experimentalreaktor ITER.
Nach derzeitigem Plan soll der Reaktor 2025 fertiggestellt sein und das erste Plasma erzeugt werden, ab 2036 dann mit tatsächlicher Fusion experimentiert werden. Ab 2040 soll der Reaktor wieder abgebaut werden.
Ob die Kernfusion eine langfristige Energieversorgung der Menschheit garantieren kann, ist noch Gegenstand der Forschung. Doch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kommen dem Traum immer näher, die Sonne auf die Erde zu holen. Ein Beispiel für unkontrollierte Kernfusion ist die Wasserstoffbombe.
Daher müssen Fusionsreaktoren buchstäblich heißer als die Sonne werden – das Plasma im Inneren des Reaktors wird, etwa durch Mikrowellen, auf 100 Millionen Grad Celsius erhitzt. Die Sonne hat im Inneren eine Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius, auf der Oberfläche sind es etwa 5500 Grad Celsius.
Fusionswissenschaftler haben Methoden entwickelt, mit denen Plasma auf Temperaturen von 150 Millionen Grad Celsius erhitzt werden kann. Es gibt jedoch kein Material, das solch unvorstellbar heißen Temperaturen standhält und somit als Plasmagefäß dienen könnte.
Nachteile der Kernfusion:Gesundheitliche Risiken sind noch unklar. Fusionskraftwerke wären zentralisierte High-Tech-Reaktoren. Dies könnte in Zukunft auch zu Gerechtigkeitsproblemen führen, zum einen zwischen hoch entwickelten und sich.
Auch bei der Kernfusion fallen radioaktive Abfälle an. Die Umweltorganisation Greenpeace macht hingegen geltend, unter dem Strich fielen beim Iter so viele strahlende Abfälle an wie bei jetzigen AKWs. So werde etwa zehn Mal mehr strahlendes Tritium freigesetzt als von den bislang 19 deutschen AKWs zusammen.
Als Kernfusion werden Kernreaktionen bezeichnet, bei denen je zwei Atomkerne zu einem neuen Kern verschmelzen. Kernfusionsreaktionen sind die Ursache dafür, dass die Sonne und alle leuchtenden Sterne Energie abstrahlen. Solche thermonuklearen Prozesse laufen in Sternen und Fusionsbomben unter extremem Druck ab.
Der Reaktor beruht auf dem Tokamak-Prinzip und ist seit 2007 beim südfranzösischen Kernforschungszentrum Cadarache im Bau.
Etwa beim Element Eisen kommt die Fusion zum Stillstand. Eine Fusion von Eisen in noch schwerere Elemente kann keine Energie mehr freisetzen, ist also als thermonuklearer Prozess nicht möglich. Der Stern erlischt und zieht sich unter seiner eigenen Schwerkraft zusammen.
Die Kerne können nur dann zusammen kommen, wenn die Atome – also in unserem Bild die Kirschen – schnell oder eben kräftig genug aufeinander prallen. Dazu braucht man entweder viel Druck oder eben die entsprechend hohen Temperaturen – denn je höher die Temperatur, desto schneller bewegen sich die Atome.
ITER stand 2015 auf der KippeBigot brachte ITER wieder auf den Weg. Er versichert, voll auf Kurs für die Fertigstellung des Reaktors bis Ende 2025 zu sein. Dann soll der Probebetrieb beginnen, zehn Jahre später der Normalbetrieb. Und dann folgt der entscheidende Schritt: der Übergang zur industriellen Nutzung.
Bei der Fusion verschmelzen leichte (typischerweise wasserstoffähnliche) Kerne miteinander. Die größeren Kerne benötigen wiederum weniger Energie, um zusammengehalten zu werden – das setzt Energie frei. Dieser Prozess findet natürlicherweise in der Sonne und in den Sternen statt.
[5] Zudem wird elektrischer Strom durch das Plasma geleitet. Er erzeugt ein zusätzliches Magnetfeld, das dabei hilft, das Plasma zusammenzuhalten. Auf diese Weise können die Plasmateilchen gleiten, ohne die Reaktorwände zu berühren – und die Kernfusion bleibt erhalten.
Bei der Kernspaltung (auch Fission genannt) wird Energie gewonnen, indem schwere Atome, beispielsweise Uran, in leichtere Atome wie Jod, Cäsium, Strontium, Xenon und Barium zerlegt werden.
Ein Fusionsreaktor hingegen soll leichten Wasserstoff zu Helium verschmelzen. Und das hätte gegenüber der Uranspaltung mehrere Vorteile. Zum einen wären die Brennstoffe für die Fusion praktisch unerschöpflich - ganz im Gegensatz zu Uran.
Ein Fusionskraftwerk wird schalenförmig aufgebaut sein. Das künftige Fusionskraftwerk wird schalenförmig wie eine Zwiebel aufgebaut sein: Das ringförmige Plasma im Zentrum ist umgeben von einer so genannten „ersten Wand“, dann dem „Blanket“ und dem Vakuumgefäß, auf das die Magnetfeldspulen aufgefädelt sind.
Verschmelzung bei 100 Millionen GradIm Vergleich zur Kernspaltung hat die Kernfusion einige Vorteile. Fusionskraftwerke wären sicherer und radioaktiver Abfall entsteht in geringeren Mengen. Der gilt zudem als erheblich ungefährlicher.
Tritium (von griechisch tritós »der Dritte«) ist neben Protium und Deuterium ein natürliches Isotop des Wasserstoffes. Sein Atomkern wird auch Triton genannt.
Anders als bei der Kernspaltung ist das durch die Kernfusion entstandene Helium nicht radioaktiv.
Kernfusion ist, was die Sonne antreibt. Die Vorteile von Kernfusion als Energiequelle auf der Erde sind gigantisch: Keine direkten CO2-Emissionen. Kein Langzeit-radioaktiver Müll.
Ein Fusionskraftwerk erzeugt radioaktiven Abfall, weil die energiereichen Neutronen, die bei der Fusion entstehen, die Wände des Plasmagefäßes aktivieren. Wie intensiv und wie lang andauernd diese Aktivierung ausfällt, hängt von den Materialien ab, auf welche die Neutronen auftreffen.
Ohne unseren Stern wäre die Erde nicht mehr als ein kalter, toter Felsklumpen. Die Energie dafür erhält die Sonne durch die Kernfusionsprozesse in ihrem Inneren. Seit ihrer Entstehung hat sie in ihrem Kern das Äquivalent von rund 14.000 Erdmassen an Wasserstoff durch Kernfusion in Helium verwandelt.
