Durchbruch bei der Kernfusion
Kann die Technik bald kommerziell genutzt werden
Europäische Wissenschaftler haben einen neuen Rekord für die größte Energiemenge aufgestellt, die durch Kernfusion erzeugt werden kann. Dies ist der jüngste Durchbruch in einem jahrzehntelangen Bemühen, Energie zu erzeugen, indem man sich die Reaktion zunutze macht, die die Sonne antreibt.
Ein Forscherteam des Eurofusion-Konsortiums erzeugte in einem Experiment in der Joint European Torus-Anlage in Oxford, England, 59 Megajoule aus einer anhaltenden Reaktion von fünf Sekunden Dauer - genug Energie, um etwa 60 Wasserkocher zu kochen.
"Diese bahnbrechenden Ergebnisse haben uns der Bewältigung einer der größten wissenschaftlichen und technischen Herausforderungen einen großen Schritt näher gebracht", sagte Ian Chapman, Leiter der britischen Atomenergiebehörde.
JET, eine 1978 gegründete Zusammenarbeit zwischen den EU-Mitgliedstaaten, der Schweiz, dem Vereinigten Königreich und der Ukraine, ist die weltweit größte und leistungsstärkste in Betrieb befindliche "Tokamak"-Maschine. Das von sowjetischen Wissenschaftlern in den 1950er Jahren entwickelte Konzept verwendet leistungsstarke Magnete, um ein Plasma aus zwei Wasserstoffisotopen - Deuterium und Tritium - an Ort und Stelle zu halten, während es auf Temperaturen heißer als die Sonne erhitzt wird, so dass die Atomkerne verschmelzen und Energie freisetzen.
In einem halben Jahrhundert von Experimenten auf der ganzen Welt ist es Wissenschaftlern nicht gelungen, mehr Energie aus einer Fusionsreaktion zu gewinnen, als das energieintensive System verbraucht.
Arthur Turrell, der in seinem Buch The Star Builders die jahrzehntelangen Bemühungen um die Fusionsenergie beschreibt, bezeichnete den erfolgreichen Test, der den bisherigen Energierekord von 22 Megajoule, der 1997 von JET aufgestellt wurde, mehr als verdoppelt, als großen Schritt nach vorn. "Was die Leistung angeht, entspricht sie etwa vier Windturbinen. . das ist nahezu industrieller Maßstab".
Im Gegensatz zur Kernspaltung, bei der Atome gespalten werden, entstehen bei der Fusion keine nennenswerten radioaktiven Abfälle. Die größte Herausforderung bei der Kommerzialisierung der Kernfusion besteht jedoch darin, die Reaktion aufrechtzuerhalten und ihr Erlöschen zu verhindern.
Das bedeutete, dass die Aufrechterhaltung der Leistung für fünf Sekunden besonders wichtig war, sagte Turrell. "Das hört sich vielleicht nicht so beeindruckend an, aber fünf Sekunden sind in nuklearen Zeitskalen eine unglaublich lange Zeit", sagte er.
Die bei JET erzielten Fortschritte sollen in künftige Experimente bei Iter einfließen, dem größten Kernfusionsprojekt der Welt, das derzeit in Frankreich für mehr als 20 Milliarden Dollar gebaut wird.
"Wenn wir die Fusion fünf Sekunden lang aufrechterhalten können, können wir sie auch fünf Minuten lang aufrechterhalten und dann fünf Stunden lang, wenn wir unsere Operationen in zukünftigen Maschinen ausbauen", sagte Tony Donné, Leiter des Eurofusion-Konsortiums, das das Experiment durchführte.
Die Fusionsenergie hat viele Skeptiker, da es so lange gedauert hat, bis sie Fortschritte gemacht hat, aber ihr Versprechen als Mittel zur Bekämpfung des Klimawandels hat in den letzten zehn Jahren an Interesse gewonnen.
Die Fusionsenergie würde keine Treibhausgase freisetzen, und die Vorräte an chemischen Rohstoffen sind im Grunde unerschöpflich. In jeder Badewanne mit Meerwasser sind etwa 5 g Deuterium enthalten, und Tritium ist zwar weniger leicht zugänglich, kann aber aus dem häufig vorkommenden Metall Lithium gewonnen oder bei der Reaktion selbst erzeugt werden. Ein kleines Glas Treibstoff könnte theoretisch ein Haus für Hunderte von Jahren mit Strom versorgen.
JET und Iter sind zwei von mehreren großen, öffentlich finanzierten Fusionsprojekten in der ganzen Welt, aber auch aus dem Privatsektor fließen Gelder in neu gegründete Fusionsenergieunternehmen. Die Gesamtfinanzierung des Privatsektors belief sich bis Ende 2021 auf mehr als 3 Mrd. USD, wobei einige der Projekte darauf abzielen, in den 2030er Jahren kommerzielle Energie zu liefern.
George Freeman, der britische Minister für Wissenschaft, Forschung und Innovation, erklärte, das Vereinigte Königreich sei entschlossen, der Fusionsenergie zum Erfolg zu verhelfen. "Wir sind entschlossen, sie in unseren Energiemix aufzunehmen und dem Energiesektor deutlich zu machen, dass diese Technologie kommen wird".