Von: Dennis L.
Energie aus Kernfusion

Laser erzeugt Kernfusion in Mini-Fusionsreaktor

Wissenschaftlern ist es mit einem Laser-Experiment gelungen, mehr Energie bei einer Kernfusion zu erzeugen, als der Brennstoff zuvor aufgenommen hat. Ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg zu einem funktionierenden Fusionsreaktor.

192 Hochleistungslaser sind auf einen kleinen Zylinder gerichtet.
© LLNL

Livemore (U.S.A.) Es ist eines der größten Ziele des 21. Jahrhunderts dem Wissenschaftler, Physiker, Techniker und Ingenieure auf der ganzen Welt hinterherjagen: Einen brennenden Fusionsreaktor zu bauen, der nach dem Vorbild der Sterne Strom für Millionen Menschen liefert. Nun ist einem Experiment ein wichtiger Meilenstein gelungen. Wissenschaftler erhitzten eine Probe Deuterium und Tritium mit Laserstrahlen so schlagartig, dass es im Inneren des Probenbehälters zur Kernfusion gekommen ist. Dabei wurde erstmals mehr Energie durch die Fusion freigesetzt, als der Brennstoff zuvor aufgenommen hat.

Im Inneren von Sternen herrschen Temperaturen von mehreren Million Grad Celsius und enorme Drücke. Diese zwei Eigenschaften sorgen dafür, dass Atomkerne miteinander fusionieren. Bei der Kernfusion wird mehr Energie frei als bei der Kernspaltung und genau diese Energie ist es, welche die Sterne brennen lässt. Die Kernfusion kann aber nicht nur Sterne leuchten lassen, sondern theoretisch auch Glühbirnen auf der Erde. So könnten Fusionsreaktoren, auch Fusionskraftwerke genannt, zukünftig alle Energieprobleme auf der Erde lösen und zwar ohne Treibhausgase oder radioaktive Abfälle zu produzieren und ohne die im Boden befindlichen fossilen Brennstoffe anzutasten. Zudem ist die Kernfusion eine sehr sichere Form der Energiegewinnung, denn sie erzeugt keine Kettenreaktion und kann im Falle einer Störung sofort abgeschaltet werden.

Der Weg zu einem funktionieren Fusionsreaktor ist allerdings noch sehr steinig. Seit Jahrzehnten stoßen Wissenschaftler immer wieder auf neue, unvorhersehbare Schwierigkeiten und müssen sich jeden noch so kleinen Fortschritt hart erarbeiten.

Omar Hurricane von der National Ignition Facility am kalifornischen Lawrence Livermore National Laboratory berichtet stolz: "Unser Experiment zeigt beim Thema Energiegewinnung eine Verbesserung um ganze Größenordnungen im Vergleich zu früheren versuchen."

Den Wissenschaftlern stehen für das Experiment 192 der weltweit stärksten Laser zur Verfügung, deren Technik alleine mehrere große Hallen füllt. Die Laser sind so angeordnet, dass sie mit einen winzigen Zylinder fokussieren. Dieser ist gerade einmal eine Länge von einem Zentimeter und einen Durchmesser von etwa 3 Millimeter. Die Gesamtleistung der Laser beträgt einem Terawatt, also eine Billion Watt.

Die Laserimpulse der Hochleistungslaseranlagen sind so synchronisiert, dass sie innerhalb weniger Millionstel Sekunden die gesamte Energie auf die kleine Kugel innerhalb des Zylinders richten. Der Brennstoff erhitzt sich dabei enorm und verwandelt sich in ein Plasma. Bei diesem Prozess entstehen im inneren des Zylinders so hohe Temperaturen und Drücke, das der schwere Wasserstoff zu fusionieren beginnt.

Bei vier von mehreren Duzend Versuchen war die durch die Kernfusion erzeugte Energie größer als die Energiemenge, die durch den Beschuss von Laser aufgenommen wurde. Zur Energieerzeugung reicht es jedoch noch nicht, denn nur ein Hundertstel der Energie der Laser gelangt bei dem Experiment in das Innere des Zylinders. Die restliche Energie geht bei der Verdampfung des Zylinders und bei anderen Prozessen verloren.

Die Versuche im kalifornischem Livemore liefern zwar wichtige Erkenntnisse für die Fusionsforschung, jedoch ist das Ziel der Experimente nicht die Energiegewinnung, sondern die Weiterentwicklung thermonuklearer Waffen. Das amerikanische Militär kann so die Sicherheit, Lebensdauer und Zerstörungskraft von Atombomben erhöhen ohne internationale Verträge zum Verbot von Atomwaffentest zu verletzen.

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