Treibstoff für Kernfusion

Unerklärbares Helium-3-Vorkommen auf der Erde entdeckt

Robert Klatt

Auf den Punkt gebracht
  • Das Isotop Helium-3 gilt als potenzieller Treibstoff der Kernfusion
  • Bisher ging man davon aus, dass auf der Erde nur minimale Mengen von Helium-3 exisiteren
  • Atmosphärenproben zeigen überraschend ein unerklärlich hohes Helium-3-Vorkommen 

Helium-3 gilt als potenzieller Treibstoff für die Kernfusion. Bisher ging die Wissenschaft jedoch davon aus, dass das Isotop auf der Erde kaum vorkommt. Atmosphärenproben zeigen nun eine unerklärlich hohe Helium-3-Vorkommen.

San Diego (U.S.A.). Das Isotop Helium-3 ist ein potenzieller Treibstoff für Kernfusionsreaktoren. Eine Tonne Helium-3 soll etwa sieben Millionen Menschen für ein Jahr mit Strom versorgen können. Bisher hat die Wissenschaft jedoch angenommen, dass Helium-3 auf der Erde kaum vorkommt. Es existieren deshalb bereits Konzepte, laut denen der Treibstoff auf dem Mond abgebaut werden könnte.

Wissenschaftler der University of California San Diego (UCSD) haben im Fachmagazin Nature Geoscience nun eine Studie publiziert, laut der ein unerklärbares Helium-3-Vorkommen auf der Erde existiert. Entdeckt hat das Team um Benjamin Birner dies, als sie den Gehalt des Isotops Helium-4 in der Atmosphäre bestimmen wollten. Sie analysierten dazu 46 Atmosphärenproben, die im Zeitraum von 1974 bis 2020 genommen wurden.

Verhältnis von Helium-4 zu Stickstoff

Das Element Helium wird vor allem bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe wie Erdgas freigesetzt. Es ist eines der am häufigsten vorkommenden Elemente der Erde. Um den Gehalt in der Atmosphäre zu bestimmen, entwickelten die Forscher ein neues Verfahren, das auf dem Verhältnis von Helium-4 zu Stickstoff basiert.

Helium-4-Konzentration nimmt zu

Laut den Atmosphärenproben ist die Helium-4-Konzentrationen in den vergangenen 50 Jahren signifikant angestiegen. Im Untersuchungszeitraum nahm der Gehalt in der Atmosphäre um 0,193 Prozent (plus/minus 0,014 Prozent) zu. Dies ist angesichts der kleinen Menge an Helium in der Atmosphäre signifikant.

Verhältnis zwischen Helium-3 und Helium-4

Zuvor haben Studien bereits belegt, dass das Verhältnis zwischen Helium-3 und Helium-4 in der Atmosphäre konstant ist. Der Anstieg von Helium-4 bedeutet demnach, dass auch die Helium-3-Konzentration in der Atmosphäre zugenommen haben muss.

Dieses dreiwertige Helium kommt auf der Erde jedoch nur in minimalen Mengen vor. Kleine Mengen des Isotops werden durch den Fallout von Kernwaffentests und geologische Prozesse erzeugt. Zudem enthalten die Sonnenwinde Helium-3. Diese werden jedoch vom Erdmagnetfeld abgehalten.

Unerklärlich Herkunft des Helium-3

Laut Birner können die Wissenschaftler die Herkunft des Helium-3 deshalb nicht erklären. „Der daraus abgeleitete Anstieg von Helium-3 in der Atmosphäre übersteigt bei weitem die Schätzungen der anthropogenen Emissionen aus Erdgas, Kernwaffen und der Stromerzeugung aus Kernenergie, was auf mögliche Probleme mit früheren Isotopenmessungen oder eine falsche Einschätzung der bekannten Quellen hinweist“, heißt es dazu in der Studie.

Nature Geoscience, doi: 10.1038/s41561-022-00932-3

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