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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Heiko Stadler / 24.11.2022

Warum will man wahrscheinlich nie funktionierende Kernfusionskraftwerke bauen, wenn man mit Kernspaltungskraftwerken billig Energie gewinnen kann?

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? Oder anders gesagt: Die Deppen haben sich massiv verrechnet. Das darf bei denen, denen man die Mittel in die Hand gelegt hat, die ganze Erde zu schreddern, NICHT PASSIEREN. Diese Leute hätte man anklagen und aburteilen müssen, wenn es in dieser Welt Gerechtigkeit und Vernunft geben würde. Wo ist das Video zur VERANTWORTUNG DER WISSENSCHAFT? Ich will wissen, WER damals an der fahrlässigen Falschberechnung beteiligt war und was mit den Leuten passiert ist. Sind sie etwa im US-Militär-Industriellen-Komplex als leuchtender Stern nach oben geschossen. Nur aus Dummheit haben die das doch nicht gemacht, fünf Tage, nachdem ihnen schon das Bikini-Atoll um die Ohren geflogen ist. Und ein Paar Wochen vor der Erfindung des “Bikini”, des zweiteiligen Badeanzuges für ungebildete Frauen. Hätten Frauen irgendeine Spur von Verstand, hätten sie diesen Badeanzug unter DIESEM NAMEN boykottiert. Aber was will man von unpolitischen und ungebildeten Amerikanern erwarten. Aber wenigstens die Deutschen hätten es “Zweiteiler” oder sonstwie nennen können, haben aber nicht! Westliche Werte, was soll das sein. Sie bejubeln den geplanten Massenmord und lassen sich von den Massenmördern uniformieren. Was glaubt Ihr wohl, warum wir noch keinen Kontaktversuch durch Außerirdische erlebt haben? Die Aliens ekelt es. Diese Militär-Verbrecher, keine Wissenschaftler, haben das Risiko eines Weltbrandes durch die Proton-Proton-Reaktion bewusst riskiert. Sowas MUSS BESTRAFT WERDEN.

A. Ostrovsky / 24.11.2022

“Würde man also nach so einem Schuss in der Umgebung des Targets Neuronen entdecken, ...”  Das ist die alte Frage: Gibt es intelligentes Leben im Universum. Ich wünsche jedenfalls auch allen Forschern noch ein schönes Leben und hoffe, dass es auf Gegenseitigkeit (Du uns auch) beruht.

Arne Ausländer / 24.11.2022

@Emil.Meins: Von dergleichen unterdrückten Erfindungen hört man immer wieder. Wenn auch wohl nicht alles davon stimmt oder wirklich tauglich sein mag, es würde den Stillstand der technologischen Entwicklung seit etwa 1970 erklären. Der einzig im Bereich der Elektronik weiterlaufende Fortschritt verdeckt die nur noch minimale Entwicklung in ziemlich allen anderen Bereichen. Man vergleiche doch die letzten 50 Jahre mit der rasanten technischen Entwicklung der 100 Jahre davor! Schon die Aufzählung der Neuheiten ist lang: praktisch nutzbare Elektrizität, Autos, Flugzeug, lenkbares Luftschiff, Otto- und Dieselmotor, Telefon, Radio, Fernsehen, Kunstfasern, neue Drucktechniken, Farbfotografie, Entdeckung der Erbanlagen, Atome, Elementarteilchen, Computer, sämtliche Arten von Kraftwerken zur Elektroenergiegewinnung, Raumfahrt, ... es ließe sich noch eine Weile fortsetzen. Mit jeder Generation sah die Welt ganz anders aus: 1870, 1900, 1930, 1960. Aber wenn man dann weitergeht: 1990, 2020 - was ist seitdem neu? Die Autos sehen anders aus, es gibt PCs und Handys. Und sonst? Ein paar Maschinen und Roboter. Aber selbst die Erhöhung der Arbeitsproduktivität hat ja nicht zur vor 40 Jahren erwarteten generellen Verkürzung der Arbeitszeit geführt, sondern eher dahin, daß einige noch viel mehr arbeiten, andere arbeitslos sind - und viele in gutbezahlten Job Schaden anrichten. Irgendwas ist da schon gewaltig faul.

Jürgen Fischer / 24.11.2022

Hat sich die Allwissende Mai Thi Leiendecker schon zu dem Thema geäußert?

Holger Kammel / 24.11.2022

@Silas Loy! Sie haben die ultimative Idee! Jetzt müssen wir nur noch der kritischen Masse eine passende Diät verordnen!

giesemann gerhard / 24.11.2022

“Die Bombe mit den Code Namen „Castle Bravo“ setzte statt der erwarteten sechs Megatonnen eine Energie von 15 Megatonnen frei”. Aha. Energie wird also in Megatonnen gemessen und gewogen. Respekt. Sollte aber Megatonnen TNT, sogenannter “herkömmlicher” Sprengstoff gemeint sein, dann hier ein kleine Geschichte: TNT habe ich selbst mal hergestellt - in kleinen Mengen, paar Gramm.  Deshalb weiß ich, das ist “Trinitrotoluol”. Du nimmst Toluol (= Methylbenzol ausm Erdöl), nitrierst das mit der bösartig rauchenden Salpetersäure und voilà, da isses. Es ist so scharf wie die Heilige Handgranate von Antiochia, wegen der Dreieinigkeit der Nitrogruppen in dem Molekül. Das rumst gerne mit Schmackes. Man erkennt die Sprengkraft der Trinität. Steckt es in einer österreichischen Handgranate, dann gilt: Wanns di trifft, zarrupfts di. Triffts di need, dann ist die moralische Wirkung eine ungeheure. Wir beten: Heilige Handgranate von Antiochia, die was du gebenedeit bist unter den Granaten, dank der Brisanz deiner Ladung - Tri-Nitro-Toluol ... . Seitdem nennt man scharfe Weiber gerne “Granaten”.

Olaf Hüffner / 24.11.2022

Bitte verwechseln sie nicht das Wasserstoffbrennen der Sonne (H+H=He) mit den versuchten Fusionsreaktionen auf der Erde (mittels Deuterium, Tritium). Das Wasserstoffbrennen benötigt den Gravitationsdruck von rd. 29 Jupitermassen, um einen “braunen Zwerg” zu starten - also unmöglich auf einem Planeten. Auf der Erde sind also andere Parameter maßgeblich. Neben der Kontrolle des Plasmas liegt die Herausforderung in dem Starten der Fusionsreaktion, z.B. durch massiven Strahlungsdruck auf die zu fusionierenden Atomkerne. Vielleicht sind die Ami´s mal wieder weiter - Stichwort: Z-Machine

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