Das Innere eines Tokamak-Fusionsreaktors.(Bildnachweis: Monty Rakusen/Getty Images)
Die Kernfusionsenergie sollte ein wahr gewordener Traum sein. Als wir entdeckten, dass man kleine Atome zu größeren Atomen zusammenfügen und dabei eine geringe Energiemenge freisetzen kann, erkannten Wissenschaftler auf der ganzen Welt die Bedeutung dieses neuen physikalischen Wissens. Einige wollten daraus Waffen machen, andere wollten sie zu einer sauberen, effizienten und unerschöpflichen Quelle elektrischer Energie entwickeln.
Aber es stellt sich heraus, dass Fusionsenergie … schwierig ist. Wirklich schwierig. Wirklich kompliziert. Voller unerwarteter Fallstricke und Fallen. Wir versuchen seit einem Dreivierteljahrhundert, Fusionsgeneratoren zu bauen, und wir haben große Fortschritte gemacht – enorme, bahnbrechende, horizonterweiternde Fortschritte. Aber wir sind noch nicht am Ziel. Die Fusionsenergie gehört zu den Dingen, die seit etwa 50 Jahren „nur noch 20 Jahre entfernt“ sind.
Die größte Herausforderung besteht darin, dass es zwar relativ einfach ist, die Fusion in Gang zu setzen – wir haben das mit thermonuklearen Waffen ständig getan -, es aber viel schwieriger ist, die Reaktion langsam und kontrolliert ablaufen zu lassen und gleichzeitig nützliche Energie daraus zu gewinnen.
In der heutigen Zeit gibt es zwei Hauptansätze für den Versuch, nützliche Kernfusionsenergie zu erzeugen. Der eine basiert auf einem Prozess namens Trägheitseinschluss, bei dem man eine Reihe von Lasern auf ein kleines Ziel schießt und es zur Explosion bringt, wodurch eine kurze Fusionsreaktion ausgelöst wird. Im Dezember 2022 machte die National Ignition Facility (NIF) des Energieministeriums Schlagzeilen, weil sie mit dieser Methode den „Break-even“ erreichte, bei dem mehr Energie aus dem Brennstoff freigesetzt wird, als in ihn hineingegeben wurde.
Der andere Ansatz basiert auf dem magnetischen Einschluss, bei dem starke Magnetfelder auf ein Plasma einwirken, bis es zu fusionieren beginnt. Die Experimente sind weit gediehen, haben aber immer wieder Probleme, die Stabilität des Plasmas zu gewährleisten, die für eine gleichmäßige Fusionsreaktion erforderlich ist. Die neueste Version, ITER genannt, wird derzeit von einem internationalen Forschungskonsortium gebaut, das hofft, dass ITER nach seiner Fertigstellung die erste Anlage mit magnetischem Einschluss sein wird, die die Gewinnschwelle erreicht.
Aber die NIF ist nicht für die Stromerzeugung konzipiert, und es ist nicht klar, wie man ihren Prozess in ein Kraftwerk verwandeln kann. Bei aller Kraft, die es hat, hat es durch Fusion gerade einmal fünf Cent Strom erzeugt. Außerdem hat „breakeven“ eine technische Bedeutung, die etwas enttäuschend ist. Ja, der Brennstoff hat mehr Energie freigesetzt als absorbiert, aber nur weniger als 1 % der Energie der gesamten Anlage ist überhaupt in den Brennstoff geflossen. Was ITER betrifft, so ist die Anlage hoffnungslos in Missmanagement und Kostenüberschreitungen verstrickt, und sie ist nicht einmal dafür ausgelegt, selbst Strom zu erzeugen.
Wann wird es endlich Fusionsenergie geben?
Ich kann nicht mit Sicherheit sagen, wann, wenn überhaupt, wir eine nachhaltige Fusionsenergie erreichen werden. Aber hier sind meine Chancen, die völlig unwissenschaftlich konstruiert sind: eine 10%ige Chance in den nächsten 20 Jahren, eine 50%ige Chance im nächsten Jahrhundert, eine 30%ige Chance in den nächsten 100 Jahren danach und eine 10%ige Chance, dass es nie passiert.
Woher habe ich diese Zahlen? Die Fusionsenergie ist, wie ich es gerne nenne, eine Herausforderung für eine ganze Generation oder ein ganzes Jahrhundert. Die Menschheit hat diese Art von Projekten schon früher verwirklicht: massive Bewässerungsprojekte zu Beginn der Menschheitsgeschichte, der Bau riesiger Tempel und Städte, die Entwicklung von Dampfkraft, Eisenbahnen, Kathedralen und mehr.
Diese Art von Projekten erfordert in der Regel die Beteiligung mehrerer Generationen. Manchmal können wir unsere Fortschritte beschleunigen und sie in kurzer Zeit abschließen, wenn wir enorme Mengen an Ressourcen in sie investieren und gleichzeitig das Glück haben, die richtigen Leute, die richtige Führung, das richtige Talent und das richtige Know-how zu haben. Das haben wir erst kürzlich beim Manhattan-Projekt und bei den Moonshot-Initiativen erlebt.
Aber Mitte des 20. Jahrhunderts, als wir die Möglichkeit hatten, die Zeit und das Geld einer ganzen Generation in die Kernforschung zu investieren, hatten wir die Wahl zwischen Bomben und Kraftwerken – und wir entschieden uns für Bomben. Als die Kraftwerksforschung ab den 1950er Jahren nicht mehr so schnell vorankam (weil sie nicht mit einer Jahrhundertinvestition bedacht wurde), ging sie einfach unter und dümpelte vor sich hin.
Das bedeutet, dass der Fusionsforschung dieselbe Priorität eingeräumt wurde wie den meisten anderen Forschungszweigen, was bedeutet, dass es etwa ein Jahrhundert dauern wird, bis sie Früchte trägt. Aber das ist in Ordnung. Wir werden uns damit Zeit lassen, wir werden es richtig machen, und es wird sich lohnen.
