Kernfusion in der Dose: Durchbruch bei Trägheitsfusion gelungen

Kernfusion könnte in Zukunft zu einer grünen Energiequelle werden. Doch der Weg dahin ist lang. Forscher*innen versuchen Fusionen von Atomkernen in Reaktoren wie Tokamak oder Stellarator aufrechtzuerhalten und überschüssige Energie daraus zu gewinnen. Doch es gibt auch andere Methoden, wie US-Wissenschaftler*innen zeigen.

Durchbruch bei Trägheitsfusion

Im Zentrum der Forschung an der National Ignition Facility steht die sogenannte Trägheitsfusion. Bei diesem Verfahren wird ein winziges Brennstoffkügelchen soweit aufgeheizt, dass die äußerste Schicht dieses Kügelchens explodiert. Diese Explosion verdichtet den restlichen Brennstoff so stark, dass eine Fusionsreaktion gestartet wird.

Das Prinzip der Trägheitsfusion kommt etwa bereits zum Einsatz, um eine Wasserstoffbombe zu zünden. Die Methode kann aber auch in millimetergroßen Golddöschen - einem sogenannten Hohlraum -  eingesetzt werden, in denen sich der Brennstoff befindet. Als Brennstoff verwendeten die Forscher*innen das Wasserstoffisotop Deuterium.

Atomfusion in der Dose

Die Forscher*innen schossen dabei mit 192 Lasern auf die Innenseite der Golddose, die dadurch Röntgenwellen abstrahlte. Diese Wellen erhitzten wiederum einen sogenannten “Hot Spot” auf dem Brennstoffkügelchen, der die Fusionsreaktion zündet. Bislang war es äußerst schwierig, so einen Hot Spot zu erreichen - winzigste Unebenheiten auf der Oberfläche des Brennstoffkügelchen reichten aus, um die Reaktion fehlschlagen zu lassen.

Mithilfe eines starken Magnetfeldes konnten die Forscher*innen die Entstehung dieses Hot Spots allerdings deutlich verbessern. Das Magnetfeld dient dabei als eine Art Isolator, der die angeregten Teilchen an ihrem Platz hält. So konnten am Hot Spot eine 40 Prozent höhere Temperatur erreicht werden, ohne dass das Goldgehäuse schmilzt. “Das Feld ist wie eine dicke Styroporhülle, die meinen Kaffee heiß hält, ohne sich die Hand zu verbrennen“, sagt der Forscher John Moody in einer Aussendung.

Energieausbeute erhöhte sich

Und nicht nur die Temperatur des Hot Spots wurde erhöht. Auch die gesamte Energieausbeute der Fusion hat sich durch die verbesserte Zündung um den Faktor 3 verbessert. Forscher*innen sprechen von “bemerkenswerten” Ergebnissen und wollen bald mit einem Deuterium-Tritium-Mix als Brennstoff experimentieren.

Der Gold-Hohlraum musste für das Experiment allerdings mit dem Elemente Tantal zu einer Legierung vermischt werden. Durch das starke Magnetfeld (26 Tesla) hätte sich im Edelmetall nämlich ein so großer Strom gebildet, dass es zerstört worden wäre.