First Light Fusion – ein Licht am Ende des Tunnels?

Hier und dort arbeiten neugegründete Firmen am Bau von Fusions­kraftwerken unterschiedlichen Typs. Sie werden großzügig finanziert, und zwar nicht nur durch die öffentliche Hand, sondern von privaten Geldgebern. In den USA sollen da dieses Jahr schon 5 Milliarden Dollar geflossen sein. Steht die ultimative Energiewende also dicht bevor?

„Geld ist geil wie ein Bock und scheu wie ein Reh“ (Franz Josef Strauß). Hier ist ersteres der Fall, das Thema Kernfusion hat offensichtlich enorme Anziehungskraft auf Investoren. Ist das ein untrügliches Zeichen dafür, dass der Strom demnächst aus dieser idealen Energiequelle sprudeln wird?

Vorsicht: die Natur lässt sich nicht zum Narren halten und Atome lassen sich nicht bestechen. Schauen wir uns die Sache genauer an. Wichtig: Man baut derzeit keine Fusionskraftwerke, man betreibt Machbarkeitsstudien. Die sind zum Teil extrem aufwändig, aber sie haben bislang nur gezeigt, dass es so nicht geht. Das sind fraglos wichtige Erkenntnisse und Meilensteine, welche die Forschung voranbringen, und eines Tages wird vielleicht jemand rufen „Heureka, jetzt hat es funktioniert, wir haben es geschafft!“ und die Welt wäre alle Sorgen in Sachen Energie los.

Aber auch ab dann würde es noch ein oder ein paar Jahrzehnte dauern, bis eine industrielle Anlage gebaut ist, die Strom ins Netz speist. Fakt ist, dass man bis heute kein einziges Mal Energiegewinn durch kontrollierte Kernfusion erzielen konnte, auch nicht im Laboratorium.

Eine Bomben-Überraschung

Die Physik hinter der Kernfusion ist bekannt. Man muss ein Gemisch von sehr leichten Atomkernen in ausreichender Dichte auf hohe Temperatur bringen, sodass diese mit sehr großer Geschwindigkeit aufeinanderprallen. Das Ganze muss man lang genug zusammenhalten, dann beginnt die Fusion und liefert hoffentlich mehr Energie, als wir in die Sache investiert haben. Diese Bedingungen hat man auf Erden bislang nur in der Wasserstoffbombe schaffen können. Da wird eine „herkömmliche“ Atombombe aus Uran oder Plutonium mit Material zusammengebracht, dessen Atomkerne verschmelzen sollen.

Die Amerikaner haben im Jahre 1954 in einem Test die Atomkerne von Deuterium und Lithium verschmolzen. Deuterium kommt mit geringer Häufigkeit im Wasser vor und Lithium ist ein leichtes, natürliches Element. Man hatte die Sache aber offensichtlich nicht zu Ende gedacht. Die Bombe mit den Code Namen „Castle Bravo“ setzte statt der erwarteten sechs Megatonnen eine Energie von 15 Megatonnen frei.

Es muss ein apokalyptisches Ereignis gewesen sein, und es muss den verantwortlichen Forschern und Militärs einen moralischen Schock von einigen Megatonnen versetzt haben. Jedenfalls blieb Castle Bravo die stärkste Bombe, welche die USA jemals gezündet haben. Das erwähnte Lithium ist übrigens dasselbe Material, das man in den Batterien unserer Laptops findet, die manchmal Feuer fangen. Aber das hat nichts mit Kernfusion zu tun.

Mit roher Gewalt

2011 ist in England eine Firma mit dem Namen „First Light Fusion“ entstanden, ein „Spin Out“ der University of Oxford, welche nun friedliche Kernfusion auf ähnliche Weise herbeiführen will wie oben beschrieben: durch rohe Gewalt. Anstelle einer Atombombe setzt man ein Geschoss ein, welches mit hoher Geschwindigkeit auf ein Zielobjekt, ein „Target“, gefeuert wird, in dem sich die Substanz befindet, die fusionieren soll.

Das Projektil wiegt 100 Gramm und ist 6,5 km/sec schnell – das ist etwa zehnmal so schnell wie das Geschoss einer Flak, aber nicht schnell genug, um die Atomkerne im Target auf die notwendigen paar Promille der Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Und da setzt First Light nun einen Trick ein, wie Sie ihn vielleicht schon im Zirkus gesehen haben: eine Wippe, die nicht symmetrisch ist. Auf dem langen Ende steht ein zierliches Mädchen im Glitzerkleid, und auf das kurze Ende springen zwei massive Kerle, die ein Vielfaches von deren Gewicht auf die Waage bringen. Vor den ungläubigen Augen des Publikums wird die Kleine nun hoch hinauf in die Zirkuskuppel geschleudert.

So ähnlich muss das wohl auch in besagtem Target funktionieren. Das Geschoss springt sozusagen auf das kurze Ende der Wippe, und die Atomkerne auf der anderen Seite werden auf die vielfache Geschwindigkeit beschleunigt. Das jedenfalls ist wohl das Prinzip. Was nun tatsächlich im Inneren des Targets im atomaren Maßstab passiert, das verraten uns die Forscher von First Light nicht. Aber funktioniert es denn? Hat man Fusion bekommen?

Die verräterischen Teilchen

Was da in dem Target passiert, wenn das Geschoss eintrifft, das ist kein Kindergeburtstag, da ist die Hölle los. Wie soll man nun feststellen, ob in diesem Chaos Kernfusion stattgefunden hat?

Im Zentrum des Targets haben die Forscher von First Light etwas Deuterium untergebracht, in der Hoffnung, dass zwei Deuterium-Kerne – jeder besteht aus einem Proton und einem Neutron – verschmelzen. Daraus entsteht dann ein Kern Helium 3 – bestehend aus zwei Protonen und einem Neutron. Es bleibt also ein Neutron übrig, welches mit hoher Geschwindigkeit seine eigenen Wege geht.

Freie Neutronen leben nur eine Viertelstunde und sind eine absolute Seltenheit, es sei denn, irgendwo in der Nähe findet Kernphysik statt. Würde man also nach so einem Schuss in der Umgebung des Targets Neuronen entdecken, dann wäre das ein ziemlich sicheres Zeichen, dass es Fusion gegeben hat.

Und – hat man denn nun Neutronen entdeckt? Heureka! Man hat: 50 Stück an der Zahl.

Vorsicht ist geboten

Es gab da schon einmal so eine Sache. 1989 hatten die beiden Chemiker Pons und Fleischmann bei der Elektrolyse von schwerem Wasser, also von D2O, einen mysteriösen Temperaturanstieg und zudem freie Neutronen beobachtet, die bei der Gelegenheit entstanden sein sollten. Und so interpretierten die beiden ihre Beobachtungen als kalte Kernfusion. Es war ein Irrtum und „Cold Fusion“ wurde zum Synonym für wissenschaftliches Wunschdenken.

Wir wünschen dem Team von First Light (das übrigens noch nicht so richtig gegendert ist), dass sie über die ersten 50 Neutronen hinaus noch viele weitere finden, und dass ihr Schuss in das Target kein Schuss in den Ofen war. Es wäre nicht nur schön für die Forscher und die Investoren, sondern auch für den Rest der Welt.

Falls in dem System dann tatsächlich reproduzierbar Fusion stattfindet, dann könnte nach eigenen Angaben in den dreißiger Jahren ein solches Kraftwerk Strom liefern. Bis dahin dürfen wir eben noch nicht warm  duschen, wenn überhaupt.

Dieser Artikel erschien zuerst im Blog des Autors, Think-Again. Seine Bestseller „Grün und Dumm“ sind bei Amazon erhältlich.

Foto: Pixabay

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Leserpost

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Jochen Sack / 25.11.2022

“Die Amerikaner haben im Jahre 1954 in einem Test die Atomkerne von Deuterium und Lithium verschmolzen.” Erstaunlich, dass dem Autor, immerhin promovierter Physiker, so ein Lapsus passiert. Das Lithium wird zum Erbrüten von Tritium verwendet, welches dann mit Deuterium verschmolzen wird. Die D/Li-Fusion wäre ein Wunder, das m.W. nicht mal der Sonne gelingt.

Wolfgang Richter / 24.11.2022

Wofür so ein “Aufriss” , wenn Fachkräfte in Afrika aus “unserem” Elektroschrott Fernseher bauen, die neben einem Bild auch noch Strom erzeugen?? Das Prinzip verstehen hierzulande sogar die Journos der Öffis, vor allem weil ohne “Atom”.

Thomin Weller / 24.11.2022

@Emil.Meins Von ihrem Beispiel gibt es extrem viele. Sobald Mitbewerber auftreten, wird es extrem gefährlich. Das geht soweit das die Hausbank ihre eigenen Kunden verrät und verkauft, in die Firmen ein anonymen stillen Teilhaber hinein setzt, um den Inhaber zu entmachten. Das ist die Geldwäsche der modernen Art. Ein ganze Berufszweig der Patente fürn Appel und Ei, meist in der Schweiz, aufkauft, ist entstanden. “Die Höhle der Blöden” ist wahrlich die Spitze der Veräppelung. Produkte für Volldeppen wie z.B. “Rokitta’s Rostschreck”, entwickelt von einem ehemaligen WMF Produktmanager. Ein ummantelter Magnet weil im Geschirrspüler rostiges Geschirr ist! Das mag wohl noch aus der Eisenzeit stammen und ist nachhaltig. Die Industrie und der Staat sind zu 100% Innovationsfeindlich sollten sie, also Politiker und Beamte, selbst nicht ihre Kompensationszahlung erhalten. Ausser in der Waffentechnik. Die wird nun als “Fusionsforschung” getarnt. Das dabei Strahlung aller Wellenlängen entstehen, interessiert auch niemanden ernsthaft. Es ist eine gigantische Betrugsökonomie. “Du machst kein Sinn, nur Geld”

Manuel Schlestein / 24.11.2022

@Sabine Schön-fel-der: ITER wird der erste Tokamak sein der mehr Energie erzeugt als man zur Aufrechterhaltung der Fusion reinstecken muss. Durch die Forschung in den letzten Jahrzehnten hat man das physikalisch so weit im Griff das man weiß wie man ein Fusionsreaktor bauen muss dass das geht, ITER soll das demonstrieren. Es benötigt jedoch eine gewisse Reaktorgrösse um diesen Break Even Point zu erreichen, daher können das durch die Bank alle kleinen Forschungsreaktoren nicht.

giesemann gerhard / 24.11.2022

“Eher vernichtet Selenskyj per Atomkrieg die Erde….Ganz ehrlich ?” Selensky hat keine Atombomben, schon gewusst? Putin schon. Und paar andere. Manchmal denke ich so vor mich hin: Bei den meisten wärs nicht schade drum. Ausnahme ganz sicher: Icke. Und paar andere. Gruß an Sabiene.

Dr. med. Jesko Matthes / 24.11.2022

Bei Castle Bravo war es weitgehend angereichertes Lithium-6 (knapp 5 Prozent der natürlichen Vorkommen), nur erzeugte das restliche Lithium-7 eine große Menge zusätzlicher fusionierbarer Wasserstoffisotope, und der Versuch eskalierte unkontrollierbar. - Die gescheiterte Methode von Pons und Fleischmann dagegen, in Palladium “cold fusion” zu erreichen, erfährt gerade eine kleine Renaissance. Nur heißt das Ganze jetzt “LENR” - low energy nuclear fusion.

giesemann gerhard / 24.11.2022

@Olaf H.: “Z-Machine” - ist das nicht der Russe, der gerade den Ukrainern einheizt? He hat die Masse 4, Sie brauchen also vier Wasserstoffatome. Der Heliumkern ist dasselbe wie ein alpha-Teilchen des radioaktiven Elements Po-210 etwa. Das nimmt der Russe gerne, um politische Gegner damit innerlich zu versaften, er ist da also schon weiter ... . Es gibt auch He mit der Masse 3 - ist stabil. He-4 gewinnt man aus Erdgas, dort entsteht es laufend durch den alpha-Zerfall. Brauchen wir für den “Zeppelin NT”. Fliegt bei Friedrichshafen ab zu Rundflüge über den Bodensee, manchmal auch München und anderswo. Ist ein tolles Erlebnis, online buchen.

Ludwig Luhmann / 24.11.2022

@A. Ostrovsky / 24.11.2022 - “@Ludwig Luhmann : “Video auf Youtube zu Castle Bravo mit vielen Perspektiven und Filmsequenzen vom Fallout: 2021 Castle Bravo Nuclear explosion & late cloud (fallout) footage” Ja, schön. Haben Sie auch noch eine Empfehlung für die Normalen, die diese Todessehnsucht nicht haben? (...)” - Es tut mir wirklich leid, dass ich Sie so schockiert habe. Es ist meine morbide Ader, die mich immer wieder zwingt, die Seelen Unschuldiger aufzumischen. Ich möchte mich mit einem Beruhigungsvideo entschuldigen: Youtube “Teletubbies auf Deutsch - Zusammen spielen - 1 Stunde”——-> mit Tinky Winky, Dipsy, Laa-Laa und Po! Yeyyyh!

Sabine Schön-fel-der / 24.11.2022

@Schlestein. Um das Plasma heiß zu halten für den „Schmelzvorgang“, per Magnetismus, muß, meines Erachtens, bislang immer noch mehr Energie investiert werden. ITER möchte gerne 1000 Sekunden Fusion erreichen. Die Gefahr dabei: wenn diese schnellen Neutronen auf Materie treffen, können sie radioaktive Substanzen evozieren. Es ist noch ein langer Weg bis zur Kernfusion. Eher vernichtet Selenskyj per Atomkrieg die Erde….Ganz ehrlich ? Beides wird nicht in überschaubarer Zeit eintreten.

Ralf.Michael / 24.11.2022

Herr Reinicke…vergessen Sie bitte Ihre feuchten Träume, denn dabei wird es bleiben Auf jeden Fall in Dummland.  Fusionskraftwerk(e) ? Niemals im Leben. Keiner weiss doch, was denn das überhaupt ist. Alles Atom ! Wollen Sie in Dummland einen Bürgerkrieg lostreten ?

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