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Terra X - die Wissens-Kolumne : Energie aus Kernfusion als Wohlstandsretter?

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Im englischen Oxfordshire ist ein neuer Rekord in der Fusionsforschung gelungen. Kann die Technologie triumphieren - und unseren Wohlstand retten?

Terra X - Die Wissens-Kolumne: Ingolf Baur

In der neuen Terra-X-Kolumne auf ZDFheute beschäftigen sich ZDF-Wissenschaftsjournalistinnen und -journalisten wie Harald Lesch, Mirko Drotschmann und Jasmina Neudecker jeden Sonntag mit großen Fragen der Wissenschaft - und welche Antworten die Forschung auf die Herausforderungen unserer Zeit bietet.

Fünf Sekunden lang brannte das Feuer der Sonne in einer Metallröhre in England. Da schlägt mein Physikerherz sofort höher. Denn wenn das funktioniert mit der Kernfusion, haben wir Energie ohne Ende - praktisch klimaneutral: In einem Kilo Fusionsbrennstoff steckt so viel Energie wie in 10.000 Tonnen Öl.

Energie ist die Droge, mit der die Welt so werden konnte, wie sie ist, die Währung unseres Wohlstands. Die Kernfusion verspricht, dass alles so weitergehen kann wie gehabt, nur besser. Falls Sie den Verdacht haben, dass ich jetzt schon die Bodenhaftung verloren habe: bitte noch einen Moment fliegen lassen.

In Culham bei Oxford wird Wissenschaftsgeschichte geschrieben: Zu sehen ist ein fünf Sekunden dauernder Plasma-Puls, der 59 Megajoule Energie in Form von Wärme freigesetzt hat.

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2 min
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Für Kernfusion Temperatur von 150 Millionen Grad benötigt

Was Physiker und Ingenieure hier vorhaben, ist so brillant wie verwegen: Um Atomkerne im Versuchsreaktor JET zu verschmelzen, brauchte man eine Temperatur von 150 Millionen Grad. Zehn Mal so heiß wie im Inneren der Sonne. Erst das bringt zwei Kerne so nah zueinander, dass sie ihre elektromagnetische Abstoßung überwinden und die sogenannte starke Kraft zwischen ihnen überhaupt wirkt.

Das setzt ungeheuer viel Energie frei: Die Sonne kann damit mindestens weitere fünf Milliarden Jahre leben.

Bescheidener Anfang der Kernfusion in Culham

Im britischen Culham war’s etwas bescheidener: Dort kam eine Energiemenge heraus, mit der man 175 Liter Wasser zum Kochen bringen kann. Das ist nur ein Anfang. Aber der Schneider von Ulm, Erfinder und Flugpionier im 18. Jahrhundert, hat auch nicht gleich eine Boeing 747 gebaut.

Klingt es nicht 1.000 Mal angenehmer, die Welt mit Fusionsreaktoren vor dem Klimakollaps zu retten als mit Verzicht und Zumutungen? Im Vergleich zu einer Energie- und Nachhaltigkeitswende, die unsere Landschaften zuspargelt, Mobilität und Heizen teurer macht und obendrein von uns allen Konsumverzicht einfordert, verspricht die Kernfusion das Paradies auf Erden.

Könnte ein Fusionskraftwerk künstliche Sterne erschaffen und damit unsere Energieprobleme lösen? Die Antwort erhoffen sich Forscher vom Forschungsreaktor Wendelstein 7-x in Greifswald.

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Immer bessere Technik erfinden

Und sie folgt dem Prinzip, auf das wir uns seit mindestens 200 Jahren verlassen konnten: Innovation. Wenn die Technik von heute nicht gut genug ist, dann erfinden wir eben bessere Technik. Warum sollten wir dieses Prinzip gerade jetzt in die Tonne treten, da die Erde am Rand des Kollapses ist? Ich merke schon, die Nase meines Fliegers neigt sich etwas nach unten.

Kernfusionsreaktoren würden unsere Energieprobleme auf einen Schlag lösen und das für viele Jahrtausende. Doch wie lassen sich Bedingungen, wie sie im Kern der Sonne herrschen, auf der Erde herstellen?

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Projekt: Wasserstoff mit Lasern beschießen

Das Kernfusion-Virus ist hochinfektiös. Die EU betreibt nicht nur JET in England, sondern engagiert sich gemeinsam mit vielen anderen Staaten beim dreimal so großen Fusionsreaktor ITER in Südfrankreich.

Und dann sind da ja auch noch mindestens 30 Start-ups weltweit, die Milliarden an Risikokapital eingesammelt haben, um den Weg zu einem kommerziellen Reaktor abzukürzen. Sie wollen andere Elemente als Wasserstoff verschmelzen oder schießen mit Lasern auf den Brennstoff, statt langwierig mit Mikrowellen zu erhitzen. Also alles auf Kurs? Naja. Es wird Zeit für die Landung.

Mini-KKWs gelten vielen als die Technologie, mit der eine CO2-neutrale Zukunft möglich werden könnte. Wären sie wirklich eine Hilfe, um die Klimakrise abzuwenden?

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Für Kernfusion Energie von einem Akw eingesetzt

Der Hauch von Wärme, den JET erzeugt hat, wurde mit verdammt viel Energieeinsatz erkauft. Um das Plasma zu erhitzen und Magnete und Vakuumpumpen zu betreiben wurden 700 bis 800 Megawatt eingesetzt. So viel wie ein Akw produziert - rund ein Prozent des Stroms aus den britischen Netzen.

Keiner kann sagen, ob Fusion eines Tages wirklich Energie liefert. Und wann ist schon eines Tages? Auch wenn die Firmen, die um Kapital buhlen, davon träumen, schon in 15 Jahren Strom zu produzieren: Das ITER-Konsortium plant, erst 2035 einen Demonstrationsreaktor in Betrieb zu nehmen. Also einen, der nur zeigen soll, dass es prinzipiell möglich ist, einen Reaktor zu bauen, der tatsächlich Energie liefert.

ITER könnte auch Milliardengrab werden

Und wenn die Geschichte der Fusionstechnologie (so wie aller anderen großtechnischen Vorhaben) bisher eines bewiesen hat: Es dauert immer deutlich länger und wird deutlich teurer. An ITER wird seit 34 Jahren geplant und gebaut! Ein Ende als Milliardengrab - nicht ausgeschlossen.

nano-Spezial vom 11. März 2021: Nach wie vor kämpfen die Menschen vor Ort mit den Folgen. Wie sieht das Leben in der Gegend um Fukushima heute aus? Was haben wir daraus gelernt?

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Die größte Krux der Fusionskraftwerke könnte aber in dem Versprechen stecken, den Brennstoff, den sie verbrauchen, selbst zu erbrüten. Der Fusionsbrennstoff Tritium kommt in der Natur nicht vor und muss bisher in herkömmlichen Akw erzeugt werden. Wird es wirklich so einfach sein, ein Material zu entwickeln, das die Sonnenhitze des Plasmas aushält, nebenbei die Wärme abführt und obendrein auch noch Tritium produziert? Dass die Landung so hart wird …

Trotz allem: Wir müssen nachhaltig werden

Die Angst vor einem Crash sollte uns trotzdem nicht davon abhalten, das Fliegen zu lernen. Es wäre Quatsch, die Chancen der Fusion auf Erden nicht auszuloten. Es soll uns nur keiner glauben machen, dass uns das die Transformation zu einer nachhaltigen Gesellschaft ersparen wird.

Die Menschheit steuert auf eine Katastrophe zu. Der Meeresspiegel steigt, Stürme verwüsten Landstriche, Trockenheit gefährdet immer mehr Ernten. Der Klimawandel schreitet ungebremst voran.

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