Mit Fusionsreaktionen, wie sie in der Sonne ablaufen, soll auf der Erde eines Tages unendlich viel Energie produziert werden. Getty Images/iStockphoto

Dreissig Sekunden näher an der Kraft der Sonne

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Die Kernfusion würde die Energieprobleme der Welt schlagartig lösen. Der Weg dahin ist jedoch weit und voller technischer Hürden. Mit Koreas «künstlicher Sonne» wurde nun ein neuer Meilenstein erreicht.

Sie ist der Traum der Menschheit und sie wäre die Lösung aller Energieprobleme der Erde: die Kernfusion. Seit den 1960er Jahre forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an der Energiegewinnung durch eine Reaktion, wie sie in der Sonne seit Jahrmillionen abläuft: Zwei Atome krachen unter riesigem Druck und extremer Hitze ineinander, verschmelzen zu einem neuen Atom und setzen dabei Energie frei.

Die Forschung an der Kernfusion ist indessen älter – und hat ihre Schattenseite in der Erfindung der Atom- und besonders der Wasserstoffbombe: 1952 wurde im Pazifik die erste H-Bombe gezündet. In einer Wasserstoffbombe läuft die Kernfusion jedoch unkontrolliert ab. Will man die enorme Energie, die freigesetzt wird, gezielt nutzen, braucht es kontrollierte Prozesse.

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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.

Erste Veröffentlichung: 
7.12.2021
  |  Letztes Update: 
8.12.2021

ITER

Der gigantische Tomakak-Reaktor ITER wird derzeit im französischen Cadarache gebaut. F4E

Auch in Europa wird an der Kernfusion geforscht – und zwar in buchstäblich grossem Massstab: In Cadarache in Frankreich ist «ITER», der grösste Kernfusionsreaktor der Welt, in Bau. Am Projekt sind Forscher aus China, Europa, Japan, Indien Südkorea, Russland und den USA beteiligt. Der Tokamak-Reaktor soll ein Plasma von 150 Millionen Grad Celsius erzeugen. Dieses wird von gigantischen, auf minus 269 Grad Celsius heruntergekühlten Magneten in Schach gehalten.

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