Kernfusion, das ewige Wunderkind

 Die entscheidende Phase hat begonnen, bei einem der größten Experimente der Wissenschaftsgeschichte. Am Kernfusions-Forschungszentrum ITER in Frankreich wird nun der Reaktor montiert. Man träumt davon, mit dieser Technik eines Tages umweltfreundlichen Strom zu erzeugen, in fast unbeschränktem Ausmaß.

Aber wann wird das erste Kernfusionskraftwerk ans Netz gehen? In ungefähr 30 Jahren, heißt es. Das sagte man allerdings vor 20 Jahren auch schon. Und vor 30 Jahren. Kernfusion bleibt immer ungefähr 30 Jahre in der Zukunft – das wird oft spöttisch als „Fusionskonstante“ bezeichnet.

Ist Kernfusion das ewige Wunderkind der Technologiegeschichte, dem man immer eine große Zukunft vorhersagt, die dann aber nie kommt? Ist das ITER-Projekt eigentlich völlig sinnlos? Nein. Kernfusion ist eine großartige Sache. Man sollte nur ganz klar sagen, was man von ihr erwarten darf und was nicht.

Kernspaltung und Kernfusion

Als man die Kernspaltung entdeckte, ging alles sehr schnell: 1939 gelang es der Physikerin Lise Meitner, die ersten Kernspaltungsexperimente korrekt zu erklären. Wenige Jahre später wurden im Manhattan Project bereits die ersten Kernreaktoren gebaut und 1954 ging in Russland das erste wirtschaftlich genutzte Kernkraftwerk ans Netz. Am ITER hingegen will man Atomkerne nicht spalten, sondern fusionieren: Wasserstoffkerne sollen verschmolzen werden, dabei entstehen Heliumkerne und Neutronen. Und das ist eine deutlich kompliziertere Angelegenheit.

Atomkerne sind positiv geladen, sie stoßen einander daher ab. Man muss viel Energie aufwenden, um diese Abstoßungskraft zu überwinden. Nur bei großer Hitze bewegen sich die Atomkerne so schnell, dass sie einander ausreichend nahekommen können. Sie kollidieren, verschmelzen und setzen dabei Energie frei. Wenn diese Energie ausreicht, um die Umgebung aufzuheizen und weitere Atomkerne zum Verschmelzen zu bringen, dann wird eine stabile, dauerhafte Kernfusion möglich, wie sie in unserer Sonne stattfindet.

Dasselbe im Reaktor nachzubauen ist eine gewaltige Herausforderung. Im Fusionsreaktor ist die Dichte viel geringer als in der Sonne, daher muss die Temperatur noch viel höher sein. Das heiße Plasma aus Atomkernen und Elektronen muss mit extrem starken Magneten auf spiralförmigen Bahnen gehalten werden, die den Reaktor nicht verlassen. Leider können diese Bahnen sehr leicht instabil werden, das macht den Betrieb schwierig. Energiereiche Teilchen können die Reaktorwand treffen und sie zerstören – an geeigneten, besonders widerstandsfähigen Materialien wird nach wie vor geforscht.

Leider hat man die Fusionsforschung unnötig verzögert. Hätte man vor dreißig Jahren mehr politischen Mut bewiesen, könnten wir heute schon viel weiter sein. Trotzdem gibt es Fortschritte: In kleineren Fusionsexperimenten konnte man immer heißeres und immer dichteres Plasma für immer längere Zeiträume aufrechterhalten. Für Stromerzeugung genügt das noch nicht, aber die Richtung stimmt.

Geplant ist, im Jahr 2025 im ITER erstmals ein Plasma zu erzeugen, 2035 soll es dann gelingen die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu verschmelzen und dadurch mehr Energie zu liefern als aufgewendet werden muss, um die Reaktion in Gang zu setzen. Das bedeutet allerdings noch nicht, dass ITER Strom liefert. Vorerst geht es nur darum, das Grundprinzip genauer zu erforschen. Erst eine Nachfolgeanlage namens DEMO könnte dann theoretisch eines Tages die Hitze der Kernfusion mit Hilfe einer Dampfturbine in relevantem Ausmaß in Strom umwandeln, der ins Netz eingespeist wird.

Zu spät fürs Klima – aber trotzdem wichtig

Niemand weiß, ob das tatsächlich gelingen wird. Aber eines ist klar: Für die Klimakrise kommt die Kernfusion zu spät, selbst im optimalen Fall. Wir können nicht dreißig Jahre warten, die Energiewende muss viel schneller gelingen, mit den Technologien, die es heute bereits gibt. Kernfusion ist kein Ersatz für Photovoltaik und Windkraft.

Und trotz allem ist es klug, Geld in Kernfusion zu investieren. ITER kostet über 20 Milliarden Euro – das ist sehr viel Geld, aber es ist deutlich billiger als die Raumstation ISS, es ist weniger als weltweit in einem Monat für Smartphones ausgegeben wird, und es ist ein lächerlich winziger Betrag verglichen mit einem mittelgroßen Krieg. Wofür soll die Menschheit eigentlich Geld ausgeben, wenn nicht für eine potenziell revolutionäre Technologie?

In den nächsten Jahrzehnten wird sich die Welt völlig verändern. Was passiert, wenn wir bei Photovoltaik und Wind auf Probleme stoßen? Was ist, wenn wir aus heute unabsehbaren Gründen irgendwann noch viel mehr Energie brauchen als wir heute glauben? Selbst wenn die Wahrscheinlichkeit, dass ITER ein historischer Wendepunkt wird, nur bei einem Prozent läge – wäre es den Aufwand nicht wert?

Wenn wir heute noch keine Ahnung haben, wie wir die Weltprobleme von übermorgen lösen können, dann müssen wir jetzt einen Vorrat an möglichst vielen möglichen Lösungen anlegen – und Kernfusion ist eine davon. Man darf nicht erst dann anfangen, wenn man genau weiß, was man eigentlich gebraucht hätte. Dass die Entwicklung neuer Technologien Jahrzehnte dauern kann, ist kein Argument, auf Forschung zu verzichten – es ist ein Argument, möglichst schnell damit zu beginnen.

Nicht jedes Wunderkind wird später der nächste Mozart. Aber nur wenn wir jetzt vielen Kindern Musikunterricht ermöglichen, wird irgendeines in ein paar Jahrzehnten ein Weltstar. In der Technik ist es genauso: Wir müssen jetzt in Ideen investieren, von denen sich dann irgendeine als erfolgreich herausstellt. Nur Mut!

Zur Person

Florian Aigner ist Physiker und Wissenschaftserklärer. Er beschäftigt sich nicht nur mit spannenden Themen der Naturwissenschaft, sondern oft auch mit Esoterik und Aberglauben, die sich so gerne als Wissenschaft tarnen