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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Rolf Mainz / 24.11.2022

Ganz egal, ob bzw. wann eine solche Technologie erstmalig zur Anwendung kommen wird. In Deutschland jedenfalls sicher nicht. Ich tippe auf China - was nicht heissen soll, dass ich dessen aktuellen politischen Kurs gutheissen würde, ganz im Gegenteil.

Bernhard Freiling / 24.11.2022

@Wilfried Cremer # Da mögen Sie Recht haben. Aber: Sind wir heute nicht viel klüger? Wer “Klima machen” kann, für den sollte die Kernfusion doch nur eine Fingerübung sein.  Oder? # Wäre es überlegenswert, die Nichtbinären ranzulassen? Vielleicht braucht die Physik neue Que(e)rdenker?

Karsten Dörre / 24.11.2022

Die Wendelstein7x-Forschung in Greifswald leidet derzeit am zu teuren Strom. Dort wird in Deutschland Kernfusionsstromerzeugung erforscht.

Jörg Themlitz / 24.11.2022

@Florian Bode: Traurig und wahr. Dieser Gedanke beherrschte mich beim Lesen des obigen Artikels.

jan blank / 24.11.2022

@Florian Bode   Sowas wäre in besseren Zeiten in Deutschland zur Serienreife gekommen. Heuer möchte man aber lieber im Erdloch( most tiny home) hocken und Bucheckern lutschen. Das Land Humboldts ist eben ein anderes als das Habecks.

Vera Meißner / 24.11.2022

Es gab, wenn ich mich recht erinnere 50 Universitäten, die die Ergebnisse von Pons und Fleischmann nachmachen wollten. Zwei waren erfolgreich und konnten das Ergebnis duplizieren, die andern nicht. Anstatt jetzt zu sagen daß alles Mist war, hätte man schaun sollen, was die genannten zwei richtig gemacht haben. Aber einer der Pfeiler der Macht der Superreichen ist, dafür zu sorgen daß billige saubere Energie dem Pöbel nicht zur Verfügung steht und daß auch keiner daran glauben wird, egal wie oft Systeme serienreif entwickelt wurden. Nachher haben die Chinesen die Rechte an den Arbeiten von Pons und Fleischmann gekauft, “die müssen ja doof sein - haha” hieß es dazu im Westen. Naja, hier haben sie auch den Transrapid entwickelt .. und wer hat ihn gekauft, dh. eher geschenkt bekommen? Ebenso. Tatsächlich waren die ersten erfolgreichen Versuche mit Fusion Mitte der 60er, was aber außerhalb der Kreise militärischer Technik (und damit meine ich bei weitem nicht nur Bomben) kaum einer weiß, geschweige denn, irgendwer glauben würde. Also gehen Sie weiter, hier gibt es nichts zu sehen.

Wilfried Cremer / 24.11.2022

Guten Tag Herr Hofmann-Reinecke, Ähnliches, garniert mit der Verheißung: Kurz vorm Durchbruch, hat mir schon vor 40 Jahren ein Bekannter (Ingenieur) erzählt. Mir kommt das langsam vor wie: Warten auf Godot, Pardon!

Florian Bode / 24.11.2022

Es liegt in den Nebeln der Zeit, wer wann welche Methode zur Verwendbarkeit entwickeln wird. Wir wissen nur, dass dieser Durchbruch nicht aus dem Land Otto Hahns kommen wird.

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