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

netiquette:

Klaus D. Schlademann / 24.11.2022

Sehr gute Aussichten, die aber von Rot/Grün/Gelb verhindert werden - Teufelszeug Atome.

Rudi Knoth / 24.11.2022

Die kernphysikalische Reaktion ist ja im Labor schon son langer als die Kernspaltung bekannt. Aber mit der Energiegewinnung ist das noch ein langer Weg. Denn die Bedingungen im Bezug auf Druck, Temperatur und Einschlusszeit sind auf der Erde schwer herzustellen.

Andy Malinski / 24.11.2022

Energie ist der Dreh- und Angelpunkt einer halbwegs modernen Zivilisation und damit eine sichere Geldmaschine, wenn man an deren Schalthebeln sitzt. Wer gibt schon eine besetzte Machtposition auf ...

Arne Ausländer / 24.11.2022

@Franz Klar: Und Sowjetmacht = Kommunismus - Elektrifizierung (nach Lenins Formel).

Dr. Joachim Lucas / 24.11.2022

Kernfusion? Schön wärs. Aber da steckt das Wort “Kern” drin. Und schon machen die Middle-Ages-Grünen nicht mit. Die wollen nur Biomurks, Wind- und Tretmühlen.

Franz Klar / 24.11.2022

“...und die Welt wäre alle Sorgen in Sachen Energie los” . Der Heurekastein des Weisen IST bereits gefunden . Die Formel lautet : Sorgenfreiheit ist Windstrom plus Verzicht .

Torsten Hopp / 24.11.2022

Holt die Forscher nach D. Voraussetzung: Frauenquote, Gendersprache und bunte Armbinden (mindestens Freitags). Und natürlich durchgeimpft.

Arthur Sonnenschein / 24.11.2022

Der Goldstandard für die Aussage ‚Kernfusion ist verfügbar in‘ ist 50 Jahre. Egal, ob 1955, 1988 oder 2022: Stand der Dinge ist immer der immense Fortschritt der Fusionsforschung zu einem beliebigen Zeitpunkt und die Erwartung, die Technik werde erst in 50 Jahren allgemein verfügbar sein. Da aber zahlreiche grosse Mitspieler null Interesse an einer Marktreife dieser Technik haben, wird sie nie entwickelt werden und stattdessen nur Gelder verbrennen, damit diese nicht für die Entwicklung anderer Alternativen wie fortgeschrittener nuklearer Technik zur Verfügung stehen. Das sieht man nicht so direkt wie bei der Pipeline-Kampagne, die Southstream verhindert hat, Northstream zerstört hat, Turkstream auf die Abschussliste gesetzt hat, Syrien für die Pläne zur Durchleitung katarischen Gases verwüstet hat und die restlichen Rohre polnisch-ukrainischer Willkür unterworfen hat. Die dahinter stehende Agenda wird von Niemandem in Frage gestellt und ist Staatsraison.

Ernst Flemm / 24.11.2022

Die “Kernfusionskonstante” hat schon seit sehr langer Zeit den Wert “etwa 30 Jahre”. Sie gibt den Zeitraum dauert, den es noch braucht, bis man einen funktionsfähigen Fusionsreaktor hat, und ist interessanterweise unabhängig vom Zeitpunkt der Fragestellung.

Peter Holschke / 24.11.2022

Wird nicht seit mindestens 50 Jahren behauptet, in 30 Jahren funktioniert das? Genau ausgerechnet und geplant! Offensichtlich ist die Theorie kompletter Müll, aber sowas darf man heutzutage wohl nicht mehr sagen, weil man sonst als gefährlicher Wissenschaftsfeind gilt. Außerdem braucht der geplagte Energiesparer, ein Verheißungsmärchen, zum Durchhalten.

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