Un record avec le «soleil artificiel de Corée»
Les obstacles technologiques font donc que le rêve ne s’est pas encore réalisé. On ne se rapproche ainsi de la fusion nucléaire qu’à petits pas – parfois, sa faisabilité est fondamentalement remise en question. En Corée du Sud, des chercheurs du Korea Institute of Fusion Energy ont toutefois fait un grand pas en avant en direction de cet objectif, puisqu’ils ont réussi à maintenir stable pendant 30 secondes un plasma chauffé à 100 millions de degrés Celsius, record mondial.
Cette performance a été établie dans le réacteur «Korea Superconducting Tokamak Advance Research» (KSTAR), plus communément appelé «le soleil artificiel de la Corée». Dans un réacteur tokamak, de grandes bobines magnétiques disposées en anneau autour du réacteur tiennent suffisamment longtemps en respect le plasma chauffé pour qu’une fusion nucléaire puisse se produire. Si le plasma touchait les parois, il se refroidirait et il n’y aurait pas de réaction.
Des durées plus longues ont déjà été atteintes à des températures plus basses (50 millions de degrés Celsius), puisque des chercheurs chinois ont réussi à atteindre 102 secondes dans un réacteur tokamak. Cependant, pour qu’une fusion nucléaire se déroule de manière autonome et sans apport d’énergie externe, il faut un minimum de 100 millions de degrés Celsius.
Trente ans d’ici l’apparition du premier réacteur rentable
Les avantages de la fusion nucléaire sont évidents: théoriquement, une quantité infinie d’énergie peut être obtenue de cette manière, de surcroît de manière écologique et sûre. Contrairement à la fission nucléaire, la fusion nucléaire n’induit aucun risque d’accident nucléaire et des substances radioactives ne doivent pas être stockées pour des milliers d’années.
En revanche, la fusion nucléaire ne se produit que dans des conditions bien précises. Si le plasma est trop chaud ou trop froid, s’il y a trop ou pas assez de combustible, si les impuretés sont trop importantes ou si les champs magnétiques ne sont pas corrects, la fusion nucléaire s’arrête. Une réaction en chaîne, comme avec de l’énergie nucléaire, n’est pas possible.
Etant donné que la maîtrise de la fusion nucléaire est très difficile à obtenir, il faudra encore un certain temps avant qu’elle ne devienne une réalité. Pour l’heure, les records mondiaux actuels (et ceux qui seront réalisés dans un proche avenir) nécessitent encore plus d’énergie que celle produite par la fusion. Il ne faut donc pas s’attendre à voir un premier réacteur commercialement opérationnel avant 2050.
Rekord mit «Koreas künstlicher Sonne»
Wegen der technologischen Hürden hat sich der Traum bisher aber nicht erfüllt. Nur in kleinen Schritten kommt man der Kernfusion näher – manchmal wird ihre Machbarkeit grundsätzlich in Frage gestellt. In Südkorea sind Forschende des Korea Institute of Fusion Energy dem Ziel nun aber einen bedeutenden Schritt nähergekommen: Sie schafften es, ein auf hundert Millionen Grad erhitztes Plasma während 30 Sekunden stabil zu halten – ein Weltrekord.
Aufgestellt wurde der Rekord im sogenannten «Korea Superconducting Tokamak Advance Research»-Reaktor (KSTAR) – oder kurz: «Koreas künstliche Sonne». In einem Tokamak-Reaktor halten grosse, ringförmig um den Reaktor angeordnete Magnetspulen das erhitzte Plasma genügend lange in Schach, damit eine Kernfusion stattfinden kann. Würde das Plasma die Wände berühren, kühlte es ab und es käme zu keiner Reaktion.
Mit tieferen Temperaturen – 50 Millionen Grad – wurden zwar schon längere Zeiten erreicht. Chinesische Forschende schafften in einem Tokamak-Reaktor so 102 Sekunden. Für eine Kernfusion, die selbstständig und ohne Zufuhr von externer Energie ablaufen soll, sind jedoch mindestens 100 Millionen Grad nötig.
Dreissig Jahre bis zum ersten wirtschaftlichen Reaktor
Die Vorteile der Kernfusion liegen auf der Hand: Neben der unendlichen Menge an Energie, die auf diese Weise theoretisch gewonnen werden kann, ist die Kernfusion auch umweltfreundlich und sicher. Anders als bei der Kernspaltung drohen bei der Kernfusion weder Nuklearunfälle, noch müssen radioaktive Stoffe für Jahrtausende in einem Endlager verschwinden.
Die Kernfusion findet hingegen nur unter genau abgewogenen Bedingungen statt: Wird das Plasma zu heiss oder zu kalt, ist zu viel oder zu wenig Brennstoff vorhanden, ist die Verunreinigung zu gross oder stimmen die Magnetfelder nicht, kommt die Kernfusion zum Erliegen. Eine Kettenreaktion wie bei der Atomenergie ist nicht möglich.
Weil die Kontrolle aber so schwierig ist, wird es noch einige Zeit dauern, bis die Kernfusion Realität ist. Noch werden für den aktuellen und die kommenden Weltrekorde mehr Energie eingesetzt, als aus der Fusion gewonnen wird. Mit einem ersten kommerziell einsatzfähigen Reaktor wird deshalb nicht vor 2050 gerechnet.
