Fusionsexperiment zündet erstmals das „Sonnenfeuer“

Andreas Müller

14/12/202214/12/2022 aktualisiert 2 min

Um die Fusion zu zünden, erzeugen gebündelte Laserstrahlen in einer als „Hohlraum“ bezeichneten Kompressionskammer Röntgenstrahlung, die schlussendlich die Fusion auslöst (Illu.).Copyright: Damien Jemison / Lawrence Livermore National Laboratory — Um die Fusion zu zünden, erzeugen gebündelte Laserstrahlen in einer als „Hohlraum“ bezeichneten Kompressionskammer Röntgenstrahlung, die schlussendlich die Fusion auslöst (Illu.).
Copyright: Damien Jemison / Lawrence Livermore National Laboratory

San Francisco (USA) – Die Kernfusion, bei der Atomkerne nicht gespalten, sondern miteinander verschmolzen werden, imitiert die Vorgänge im Innern von Sternen wie unserer Sonne und befeuert so die Hoffnung auf eine saubere Energiequelle. Im Rahmen der Fusionsexperimente mit der „National Ignition Facility“ (NIF) ist es US-Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen nun erstmals gelungen, mit einer mit extrem leistungsstarken Lasern erzielten Kernfusion mehr Energie zu erzeugen, als in das für den Fusionsvorgang eingegeben werden musste. Bis zu einer kommerziellen Nutzung im großen Maßstab ist es aber immer noch ein weiter Weg.

Wie die Physiker und Physikerinnen um Dr. Kimberly Budil vom Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) berichten, wurde somit erstmals der sogenannte Breakeven-Punkt überschritten, nachdem durch die Fusion selbst mehr Energie freigesetzt wurde, als zuvor zum Aufheizen des Fusionsbrennstoffs in das System eingebracht werden musste.

Am experimentellen Fusionsreaktor NIF werden Wasserstoff oder Deuterium-Tritium-Pellets mittels extrem starker Laser so sehr komprimiert, dass sie miteinander fusionieren, also verschmelzen. Andere Reaktoren, wie etwa der am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik nutzen hingegen erhitztes Plasma. Auch der im Bau befindliche ITER-Reaktor basiert auf einem anderen (dem sog. Tokamak-) Prinzip.

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Wie die NIF-Forschenden aktuell berichten, wurde am 5. Dezember 2022 für wenige Sekundenbruchteile mit 3,15 Megajoule nicht ein neuer Rekord für erzeugte Fusionsenergie gebrochen, sondern auch die Energieeingaben von „nur“ 2,05 Megajoule merklich überboten und mehr Energie erzeugt, als zum Betrieb und der Produktion notwendig war. „Seit 60 Jahren war genau das die Vision und das Ziel der Fusionsforschung“ zeigt sich Budil von dem Erfolg des Experiments begeistert.

Noch gelingt es den Wissenschaftler jedoch nicht, die Fusion über einen Zeitwert besagter Piko-Sekunden aufrecht zu erhalten, da sich das erzeugte Plasma durch die eigene Ausdehnung schnell verdünnt und der Fusionsvorgang damit unterbrochen wird. Für eine Energieerzeugung in nur annähernd nutzbarem Maßstab reicht dies allerdings noch nicht aus.

Dennoch: Ein erster hoffnungsvoller Schritt in die richtige Richtung ist getan.