Der Basketball als Erbse

Liane von Billerbeck: Es klingt nach einem Durchbruch – kalifornische Wissenschaftler vom staatlichen Labor National Ignition Facility haben im Magazin "Nature" öffentlich gemacht, dass ihnen eine Kernfusion gelungen sei, bei der sie am Ende mehr Energie herausbekommen haben, als sie zuvor hineingesteckt hatten. Zwar hat das Ereignis nur kurz gedauert, und die erzeugte Energie war nicht so groß; dennoch wird dieses Ereignis als Fortschritt gefeiert, als Schritt auf dem Weg zu einer klimafreundlichen Stromerzeugung, die auf der Kernfusion beruht. Wie das Ganze funktioniert und wann das sein könnte, darüber will ich jetzt mit dem Wissenschaftsjournalisten Frank Grotelüschen sprechen. Ich grüße Sie!

Frank Grotelüschen: Hallo nach Berlin!

von Billerbeck: Was haben die US-Forscher da in ihrem Labor gemacht?

Grotelüschen: Na ja, sie haben den größten Laser der Welt genommen, der steht in Kalifornien in einer Halle, die fast so groß ist wie ein Fußballstadion, und mit diesem Laser haben sie lauter starke Laserblitze auf ein winziges Kügelchen gefeuert, das aus gefrorenem Wasserstoff bestand. Solche Versuche machen die Physiker dort zwar schon seit einigen Jahren, aber so recht hatten diese Versuche nie geklappt, und nun konnten sie immerhin so viel Fusionsreaktionen in diesem Kügelchen erzeugen, dass doch zumindest einiges an Energie dabei herausgekommen ist. Also zumindest ein Teilerfolg.

von Billerbeck: Noch mal zu den Grundlagen und für alle, die nicht so nahe an der Physik sind: Wie läuft so eine Kernfusion ab?

Grotelüschen: Das Prinzip läuft quasi genau anders herum als bei der Kernspaltung, wie man sie ja von den Kernreaktoren kennt. Bei der Kernspaltung, da zerplatzt ja ein Urankern in mehrere Bruchstücke, wobei dann ziemlich viel Energie frei wird. Bei der Fusion ist es genau umgekehrt. Da verschmelzen zwei leichte Wasserstoffkerne zu einem größeren Kern, zu Helium, und auch dabei wird Energie frei, und zwar nicht zu knapp. Um das mal anschaulich zu machen: Würde man ein Kilogramm Wasserstoff zu Helium verschmelzen, dann käme dabei genau so viel Energie heraus, als würde man elftausend Tonnen Steinkohle verheizen.

von Billerbeck: Was braucht es denn dafür?

Grotelüschen: Das Problem, man muss diese Wasserstoffkerne, bevor sie verschmelzen können, sehr, sehr dicht annähern. Und für dieses Annähern, da braucht es dann wirklich extreme Bedingungen, also extrem hohe Temperaturen und gewaltige Drücke. Man muss sozusagen Bedingungen schaffen, wie sie im Inneren der Sonne herrschen, denn auch die Sonne brennt ja schließlich, weil in ihrem Inneren die Kernfusion stattfindet, und das muss man quasi hier auf der Erde simulieren.

von Billerbeck: Wie erzeugt man denn nun diese enorme Wärme und auch diesen großen Druck, um eine Fusion überhaupt zu schaffen?

Grotelüschen: Da gibt es zwei Möglichkeiten, die auch beide hier verfolgt werden. Man kann es also wie in den USA versuchen, da feuert man superstarke Laserstrahlen von allen Seiten auf so ein Kügelchen aus Wasserstoff, und die Wucht und die Energie dieser Laserblitze ist derart groß, dass sie das Kügelchen auf ein Bruchteil seiner ursprünglichen Größe zusammenpressen, in etwa dem Verhältnis, als würde man einen Basketball auf die Größe einer Erbse komprimieren. Und in diesem zusammengepressten Kügelchen, da sollten dann so extreme Temperaturen und Drücke herrschen, dass Wasserstoff dann zu Helium verschmelzen kann.

Die zweite Methode funktioniert ganz anders. Da versucht man es mit einem riesigen Magnetkäfig. Den füllt man dann mit Wasserstoffgas, und dieses Gas heizt man dann so gut wie möglich auf, zum Beispiel mit so einer Art überdimensionalem Mikrowellenherd. Die wichtigste Anlage, die auf diesen Zweig baut, heißt ITER und wird gerade in Südfrankreich gebaut, und ITER könnte in zehn oder zwölf Jahren die Nagelprobe abliefern und beweisen, ob man mit dieser Magnetfusion tatsächlich Energie erzeugen kann. Also, wir haben ein Wettrennen zwischen zwei ganz verschiedenen Methoden, Laserfusion und Magnetfusion.

von Billerbeck: Nun wissen wir ja, dass die Kernspaltung gefährlich ist und vor allem Tonnen radioaktiven Mülls hinterlässt, von dem ja bislang niemand weiß, wo er ihn lagern, geschweige denn entsorgen soll. Derlei atomarer Müll entsteht ja bei der Kernfusion nicht, wie der Name schon sagt. Allein, wir kennen die Wasserstoffbombe, die ja auch auf einer Kernfusion beruht und riesige Sprengkraft hat. Nun, Sie haben es schon erwähnt, gibt es zwei Experimentalreaktoren in Europa, ITER in Südfrankreich und Wendelstein 7-X in Greifswald in Mecklenburg-Vorpommern. Weiß man denn schon genug, um diesen Prozess der Kernfusion, sagen wir mal, im Griff zu haben? Und wie gefährlich ist die überhaupt?

Grotelüschen: Ich denke, die Risiken, die halten sich schon in Grenzen, zumindest, wenn man es mit einem Kernkraftwerk vergleicht. So eine nukleare Kettenreaktion, wie sie in einem Atommeiler ja tatsächlich passieren könnte, die lässt sich nach heutiger Kenntnis eigentlich ausschließen, denn so ein Fusionsreaktor, der würde nicht den Brennstoff für ein ganzes Jahr enthalten. Genauso ist es ja bei den heutigen Atomkraftwerken. Es wäre also gar nicht genug Brennstoff in so einem Fusionsreaktor enthalten, als dass er explodieren könnte wie eine Bombe.

Das Schlimmste, was passieren könnte, es könnte radioaktives Tritium entweichen, das ist eben genau die Wasserstoffsorte, mit der man bei der Kernfusion arbeitet, aber die Mengen an diesem Tritium, die wären überhaupt nicht zu vergleichen mit den Unfällen von Fukushima oder Tschernobyl. Und ein weiteres Plus, wie ich finde, es würde eben kein langlebiger Atommüll entstehen, den man endlagern müsste, sondern eben nur so kurzlebiger Müll, der ein paar hundert Jahre strahlen würde. Also auch die Kernfusion ist zwar eine nukleare Technik, das muss man sagen, aber doch mit deutlichen Sicherheitsvorteilen gegenüber den heutigen Kernkraftwerken.

von Billerbeck: Aber ein paar hundert Jahre ist auch ganz schön lange?

Grotelüschen: Ja, aber das ist natürlich viel weniger als diese Millionen Jahre. Also, ein paar Hundert Jahre, da könnte man es noch in irgendein Lager wegschließen und bewachen. Das würde noch gehen. Man müsste sich also nicht Gedanken machen über Hunderttausende oder so was – also noch eine ganz andere Größenordnung.

von Billerbeck: Die Kernfusion, die da im Labor in Kalifornien gerade stattgefunden hat, oder im November war das, jetzt ist es veröffentlicht worden, die dauerte, habe ich gelesen, nur eine Milliardstel Sekunde, und die Energie, die dabei herausgekommen ist, entsprach gerade mal zwei AA-Batterien. Das ist ja nicht viel. Wie lange wird das nun dauern, bis wir es schaffen, dass daraus tatsächlich umweltfreundlicher Strom aus Kernfusion erzeugt wird?

Grotelüschen: Die Versuche in den USA, das war wirklich nur ein kleiner Schritt, ein kleiner Teilerfolg, denn die Energiebilanz dieser Versuche, die sieht immer noch ziemlich mies aus, denn nur etwa ein Prozent der Laserenergie, die man aufgebracht, die man eingesetzt hat, die kam dann letztendlich als Fusionsenergie raus. Und das ist ja eigentlich nicht der Sinn eines Kraftwerks. Da will man ja mehr Energie herausbekommen, als man reingesteckt hat. Und bis man das schafft, das wird also wirklich noch dauern, das gibt selbst der optimistischste Experte zu. Denn es sind wirklich noch grundlegende Fragen offen, muss man sagen.

von Billerbeck: Welche?

Grotelüschen: Lässt sich damit wirklich mehr Energie gewinnen, als man hineinsteckt? Diesen Beweis müssen die Forscher noch erbringen. Das könnte dann in zehn bis zwölf Jahren frühestens der Fall sein, mit ITER zum Beispiel. Aber selbst wenn dieser grundsätzliche Beweis gelingt, stellt sich dann gleich die nächste Frage: Wie macht man denn aus dem Ganzen jetzt eine belastbare Technologie? Denn zum Beispiel bei der Lasergeschichte jetzt – damit man da wirklich genug Energie gewinnen könnte, müsste man eben Dutzende von Brennstoffkügelchen pro Sekunde mit dem Laser zünden. Und wie das gehen sollte, das ist noch ziemlich unklar. Und die dritte Frage dann auch, ist das alles überhaupt wirtschaftlich, lohnt sich das überhaupt? Also, bis man all diese Fragen beantwortet hat, das wird noch Jahrzehnte dauern.

von Billerbeck: Immerhin ist es im Labor schon mal gelungen, wenigstens mehr rauszukriegen, als man reingesteckt hat, bei einer Kernfusion. Der Wissenschaftsjournalist Frank Grotelüschen war das. Ich danke für das Gespräch!