Robert Klatt
Fusionskraftwerke benötigen Tritium als Brennstoff. Das radioaktive Wasserstoffisotop ist auf der Erde extrem selten, kann aber mithilfe von Atommüll produziert werden.
Santa Fe (U.S.A.). Die Kernfusion soll in Zukunft CO₂-neutralen Strom produzieren und damit eines der größten Probleme der Menschen lösen. Laut Gutachten eines internationalen Expertengremiums im Auftrag der damaligen Forschungsministerin Bettina Stark-Watzinger (FDP) könnten kommerzielle Fusionskraftwerke bereits 2045 in Betrieb gehen. Neben der Entwicklung der Fusionsreaktoren muss die Wissenschaft dazu aber noch eine Methode finden, die ausreichend Brennstoff für Fusionskraftwerke bereitstellen kann.
In Fusionskraftwerken verschmelzen die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium, die beide chemisch mit Wasserstoff identisch sind, im Kern aber einmal ein und einmal Neutronen zusätzlich besitzen, während der Kern von normalem Wasserstoff nur ein Proton enthält.
Die Kernfusion benötigt lediglich minimale Mengen Deuterium, die auf der Erde problemlos gewonnen werden können. Tritium ist hingegen problematisch, weil das Isotop radioaktiv ist und den natürlichen Kreislauf fortwährend verlässt. Derzeit existieren auf der Erde nur rund 25 Kilogramm des Wasserstoffisotops.
Fusionsreaktoren können Tritium während des Betriebs selbst produzieren, weil das Wasserstoffisotop entsteht, wenn man ein Isotop des Metalls Lithium 6Li mit Neutronen beschießt. Die Produktion des Tritiums und das anschließende Einfangen erhöhen die ohnehin hohe Komplexität von Fusionsreaktoren aber noch deutlich. Es wäre also deutlich einfacher, Tritium aus anderen Quellen zu nutzen.
Eine Alternative ist die Produktion von Tritium in konventionellen Kernreaktoren. In Kanada produziert ein Unternehmen das radioaktive Wasserstoffisotop bereits auf diese Art. Die Kernfusion soll die deutlich gefährlicheren, herkömmlichen Kernreaktoren aber komplett ersetzen, was auch die Gewinnung von Tritium in konventionellen Kernreaktoren ausschließt.
Forscher des Los Alamos National Laboratory (LANL) haben auf einer Tagung der American Chemical Society (ACS) nun eine neue Methode zur Tritiumproduktion vorgestellt.
„Derzeit liegt der Wert von kommerziellem Tritium bei etwa 33 Millionen Dollar pro Kilogramm, und die USA verfügen über keine eigenen Kapazitäten, um es herzustellen. Wir haben also eine Tritium-Versorgungslücke.“
Laut dem Physiker Terence Tarnowsky könnte man Neutronenstrahlung mithilfe von Atommüll erzeugen, anstatt dafür einen Kernfusionsreaktor zu nutzen. Wenn man Atommüll mit einem Teilchenbeschleuniger beschießt, wird kontrolliert Neutronenstrahlung erzeugt, die zur Gewinnung von Tritium dienen kann.
Laut den Berechnungen von Tarnowsky kann eine Anlage zur Tritiumproduktion mit einer Leistung eines einem Gigawatt (GW) etwa zwei Kilogramm Tritium jährlich produzieren. Die Produktion des extrem seltenen Wasserstoffisotops wäre damit deutlich effizienter als in einem Fusionsreaktor und könnte technisch simpler umgesetzt werden.
„Energiewenden sind eine kostspielige Angelegenheit, und wann immer wir sie vereinfachen können, sollten wir es versuchen.“
