Seit Jahrzehnten wetteifern Regierungen weltweit darum, das Geheimnis der Kernfusionsenergie zu entschlüsseln, um reichlich saubere Energie zu erzeugen. Obwohl in den letzten Jahren einige wichtige Meilensteine erreicht wurden, bleibt die Produktion im kommerziellen Maßstab äußerst komplex. Doch bringen uns die jüngsten Erfolge diesem Ziel und der Erzeugung großer Mengen sauberer Energie näher?
Die Kernfusion ist der Prozess, der Sonne und Sterne antreibt . Sie findet statt, wenn zwei Atomkerne – typischerweise aus Wasserstoff – zu einem schwereren Kern verschmelzen, wobei eine große Menge Energie freigesetzt wird. Die Schwierigkeit bei der Nachbildung dieses Prozesses besteht darin, dass Wissenschaftler die extremen Temperaturen und Drücke, die die Fusion in Sternen auslösen, auf der Erde erzeugen müssen.
Im Gegensatz dazu findet Kernspaltung – die derzeit zur Erzeugung von Kernenergie genutzte Methode – statt, wenn der zentrale Kern eines Atoms, der sogenannte Atomkern von Uran oder Plutonium, in zwei kleinere Kerne zerfällt . Die Kernspaltung setzt eine große Menge Energie frei und erzeugt zusätzliche Neutronen, die wiederum in einer Kettenreaktion weitere Atome spalten können. Diese Kettenreaktion ermöglicht es Kernreaktoren, eine stabile Energieversorgung zu gewährleisten.
Fusionsenergie ist äußerst attraktiv, da sie in Zeiten rasant steigenden Strombedarfs enorme Mengen sauberer Energie liefern könnte. Schon ein Gramm Fusionsbrennstoff könnte in einem Kraftwerk 90.000 Kilowattstunden Energie erzeugen, im Vergleich zu der Energie, die aus etwa elf Tonnen Kohle gewonnen wird. Fusionskraftwerke gelten zudem als sehr sicher, da sie nicht die gleichen Risiken wie Kernspaltungskraftwerke bergen , etwa Reaktionen, Kernschmelzen oder hochradioaktive, langlebige Abfälle. Dies bedeutet auch, dass Fusionsanlagen möglicherweise leichter Genehmigungen erhalten als Kernspaltungskraftwerke.
In den letzten Jahren wurden Fortschritte bei der Erzeugung von Fusionsenergie hauptsächlich im privaten Sektor erzielt. In den Vereinigten Staaten wurde in Virginia ein Standort für die Entwicklung des weltweit ersten kommerziellen Fusionskraftwerks im Netzmaßstab eingerichtet , das bis Anfang der 2030er-Jahre sauberen Fusionsstrom ins Netz einspeisen soll. Das US-amerikanische Büro für Fusionsforschung (US Office of Fusion) konzentriert sich darauf, diese Vision zu verwirklichen.
Andernorts investiert China jährlich Milliarden von Dollar in die Weiterentwicklung seiner Fusionsforschung. Im Januar durchbrachen Forscher in China mit dem Fusionsreaktor EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak), der als „künstliche Sonne“ dient, eine lange bestehende Dichtegrenze im Fusionsplasma .
Das Experiment bestätigte, dass Plasma auch bei extrem hohen Dichten stabil bleiben kann, wenn seine Wechselwirkung mit den Reaktorwänden sorgfältig kontrolliert wird. Diese Erkenntnis beseitigt ein wesentliches Hindernis, das den Fortschritt hin zur Fusionszündung verlangsamt hat, und könnte zukünftigen Fusionsreaktoren zu höherer Leistung verhelfen.
„ Die Ergebnisse deuten auf einen praktischen und skalierbaren Weg hin, um die Dichtegrenzen in Tokamaks und Fusionsanlagen der nächsten Generation mit brennendem Plasma zu erweitern “, erklärte Ping Zhu von der Huazhong University of Science and Technology, einer der Projektleiter, zu dem Durchbruch.
Forscher haben die Plasmadauer im WEST-Reaktor in Frankreich und im KSTAR-Reaktor in Südkorea über bisherige Bestwerte hinaus verlängert. Diese Erfolge führten zum Bau von ITER , einem 23.000 Tonnen schweren Reaktor in Südfrankreich. Mehr als 30 Länder unterstützen die Entwicklung von ITER in der Hoffnung, dass er im Fusionsprozess mehr Energie erzeugen als er verbraucht. Er wird den stärksten Magneten der Welt, die zentrale Solenoidspule, enthalten.
Deutschland richtet im Rahmen seines Fusionsaktionsplans ein Förderprogramm für Startups ein , und mehrere Staaten weltweit, darunter Großbritannien und Japan, ziehen nach, um Entwicklern Planungssicherheit zu geben, so das Weltwirtschaftsforum . „Mit dem Fusionsaktionsplan ebnen wir den Weg für das weltweit erste Fusionskraftwerk in Deutschland“, erklärte die deutsche Forschungsministerin Dorothee Bär.
In Kanada kündigte die Regierung kürzlich die Gründung eines neuen Zentrums für Fusionsenergie in Ontario an . Der Bau soll mit 33 Millionen Dollar von der Bundesregierung und dem staatlichen Unternehmen Atomic Energy of Canada Ltd., 19,5 Millionen Dollar von der Regierung von Ontario und dem staatlichen Unternehmen Ontario Power Generation sowie 39 Millionen Dollar vom Fusions-Startup Stellarex Group Ltd. finanziert werden. Ziel der Regierung ist die Entwicklung eines Demonstrationsreaktors, ein Zeitplan hierfür wurde jedoch noch nicht veröffentlicht.
Nolan Quinn, Minister für Hochschulen, Universitäten, Forschungsexzellenz und Sicherheit, erklärte : „Ontarios weltbekannte Forscher führen den Energiesektor in eine neue Ära sauberer Energie.“ Quinn fügte hinzu: „Mit dieser Investition nutzt unsere Regierung die Position unserer Provinz als Kernkraftzentrum, um Fusionsenergie-Entdeckungen voranzutreiben, die unsere Industrien stärken, unsere Energiefachkräfte ausbauen und Ontario schützen werden.“
Weltweit investieren Regierungen enorme Summen in die Kernfusionsforschung und -entwicklung, in der Hoffnung, einen Durchbruch für die Erzeugung reichlich vorhandener, sauberer Energie zu erzielen. Angesichts des in den kommenden Jahren voraussichtlich stark steigenden globalen Strombedarfs, insbesondere aufgrund des Einsatzes komplexer Technologien wie künstlicher Intelligenz, könnte ein Durchbruch in der Fusionsenergie dazu beitragen, die weltweite Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen deutlich zu verringern und den globalen Energiewandel zu unterstützen .
