Durchbruch in Forschungen zur Fusionsenergie

US-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler haben zum ersten Mal Energie in einer Fusionsreaktion gewonnen. Die Energieministerin des Landes, Jennifer Granholm, bestätigte den Durchbruch als Beweis dafür, dass diese Technologie eine reichhaltige, kohlenstofffreie Alternative zu fossilen Brennstoffen bieten könnte.

"Dies ist ein Meilenstein", sagte Granholm am Dienstag auf einer Pressekonferenz in Washington und bestätigte damit den Durchbruch.

"Wir haben die ersten vorsichtigen Schritte in Richtung einer sauberen Energiequelle unternommen, die die Welt revolutionieren könnte", sagte Jill Hruby, Administratorin der National Nuclear Security Administration.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der National Ignition Facility der US-Regierung im Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien haben dieses Ziel des Energiegewinns bei der Reaktion zum ersten Mal erreicht.

Die Fusion ist die Reaktion, die die Sonne antreibt. Dabei werden zwei Wasserstoffisotope - in der Regel Deuterium und Tritium - auf so extreme Temperaturen erhitzt, dass die Atomkerne verschmelzen und Helium und große Mengen Energie in Form von Neutronen freigesetzt werden.

Im Gegensatz zur Kernspaltung entstehen bei diesem Prozess keine langlebigen radioaktiven Abfälle. Es wird auch kein Kohlenstoff freigesetzt, und Wissenschaftler/innen schätzen, dass eine kleine Tasse des Brennstoffs ein Haus mehr als 800 Jahre lang mit Strom versorgen könnte.

Die Befürworter der Kernfusion bezeichnen sie als den "heiligen Gral" der sauberen Energie: eine Technologie, die theoretisch nahezu unbegrenzt und kohlenstofffrei Energie liefern könnte.

Doch obwohl sowjetische Wissenschaftler in den 1950er Jahren die erste Fusionsmaschine mit einem Verfahren namens magnetischer Einschluss entwickelt haben, ist es bisher keiner Gruppe gelungen, mehr Energie aus einer Fusionsreaktion zu gewinnen, als sie verbraucht - ein wissenschaftlicher Meilenstein, der in der Fachwelt als wissenschaftlicher Energiegewinn oder Zielgewinn bekannt ist.

Die 3,5 Milliarden Dollar teure NIF, die 2009 eröffnet wurde, diente in erster Linie der Erprobung von Atomwaffen durch die Simulation von Explosionen, wurde aber auch genutzt, um die Fusionsenergieforschung voranzutreiben.

Beim magnetischen Einschluss, der nach wie vor der am meisten untersuchte Ansatz zur Fusion ist, werden riesige Magnete verwendet, um den Deuterium-Tritium-Brennstoff festzuhalten, während er auf Temperaturen erhitzt wird, die heißer sind als die der Sonne.

Das NIF nutzt ein anderes Verfahren, den so genannten Trägheitseinschluss, bei dem 192 Laser auf eine winzige Kapsel des Brennstoffs gefeuert werden. Die Laser erhitzen den Brennstoff auf mehr als 3 Mio. Grad Celsius, wodurch die Oberfläche der Zielkapsel abgesprengt wird, was das NIF als "raketenartige" Implosion bezeichnet. Dadurch wird der Brennstoff komprimiert und weiter erhitzt, bis die Wasserstoffatome im Deuterium und Tritium verschmelzen und Helium und Energie freisetzen.

Bei dem Experiment am 5. Dezember erzeugte die Reaktion etwa 3,15 Megajoule Energie, was etwa 150 Prozent der 2,05 MJ Energie in den Lasern entspricht, teilte das Labor am Dienstag mit. Der Gewinn war sogar noch größer als die vorläufigen Ergebnisse.