Mit 200 Lasern und einer Brennstoffkapsel, die kleiner als ein Pfefferkorn ist, kommen die Wissenschaftler der Beherrschung der Fusionsenergie einen Schritt näher
Letztes Jahr an einem Dezembermorgen gelang es Wissenschaftlern in der National Ignition Facility des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien (LLNL) erstmals, eine Kernfusionsreaktion zu erzeugen, bei der mehr Energie freigesetzt als verbraucht wurde, ein Prozess, der als "Zündung" bezeichnet wird.
Laut einem Bericht des LLNL vom Dezember wurde die Zündung in diesem Jahr mindestens dreimal erfolgreich reproduziert. Dies ist ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer möglichen Lösung für die globale Klimakrise, die vor allem durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe verursacht wird.
Seit Jahrzehnten versuchen Wissenschaftler, die Fusionsenergie nutzbar zu machen und so die Kraft der Sonne auf der Erde nachzubilden.
Nachdem im vergangenen Jahr ein historischer Nettoenergiegewinn erzielt wurde, bestand der nächste wichtige Schritt darin, zu beweisen, dass der Prozess reproduziert werden kann.
Brian Appelbe, wissenschaftlicher Mitarbeiter des Zentrums für Trägheitsfusionsstudien am Imperial College London, erklärte, dass die Reproduzierbarkeit die "Robustheit" des Prozesses beweist und zeigt, dass er auch dann erreicht werden kann, wenn Bedingungen wie der Laser oder das Brennstoffpellet verändert werden.
Jedes Experiment bietet auch die Möglichkeit, die Physik der Zündung im Detail zu untersuchen, so Appelbe gegenüber CNN. "Dies liefert den Wissenschaftlern wertvolle Informationen für die nächste Herausforderung, die es zu bewältigen gilt: wie man die Energie, die gewonnen werden kann, maximieren kann."
Im Gegensatz zur Kernspaltung - dem heute in den Kernkraftwerken der Welt verwendeten Verfahren, das durch die Teilung von Atomen erzeugt wird - hinterlässt die Kernfusion keine langlebigen radioaktiven Abfälle. Angesichts der zunehmenden Klimakrise und des dringenden Ausstiegs aus der Erderwärmung durch fossile Brennstoffe ist die Aussicht auf eine reichhaltige Quelle sicherer, sauberer Energie verlockend.
Bei der Kernfusion, der Reaktion, die die Sonne und andere Sterne antreibt, werden zwei oder mehr Atome zu einem dichteren Atom zusammengefügt, wobei enorme Mengen an Energie freigesetzt werden.
Bei NIF feuern die Wissenschaftler eine Reihe von fast 200 Lasern auf ein Wasserstoffpellet in einer pfefferkorngroßen Diamantkapsel, die sich wiederum in einem Goldzylinder befindet. Die Laser erhitzen die Außenseite des Zylinders und erzeugen eine Reihe sehr schneller Explosionen, bei denen große Mengen an Energie in Form von Wärme freigesetzt werden.
Die im Dezember 2022 erzeugte Energie war gering - man brauchte etwa 2 Megajoule, um die Reaktion anzutreiben, die insgesamt 3,15 Megajoule freisetzte, genug, um etwa 10 Wasserkocher zu kochen. Aber es reichte aus, um eine erfolgreiche Zündung zu erreichen und zu beweisen, dass die Laserfusion Energie erzeugen kann.
Seitdem haben die Wissenschaftler dies noch mehrere Male getan. Am 30. Juli lieferte der NIF-Laser etwas mehr als 2 Megajoule an das Ziel, was zu einer Energiemenge von 3,88 Megajoule führte - dem Bericht zufolge die höchste bisher erreichte Ausbeute. Zwei weitere Experimente im Oktober lieferten ebenfalls Nettogewinne.
"Diese Ergebnisse zeigen, dass die NIF in der Lage ist, durchgängig Fusionsenergie im Multimegajoule-Bereich zu erzeugen", heißt es in dem Bericht.
Es ist jedoch noch ein sehr langer Weg, bis die Kernfusion die Größenordnung erreicht hat, die für den Betrieb von Stromnetzen und Heizsystemen erforderlich ist. Jetzt geht es darum, auf den erzielten Fortschritten aufzubauen und herauszufinden, wie man Fusionsprojekte drastisch ausweiten und die Kosten deutlich senken kann.
Auf dem COP28-Klimagipfel in Dubai stellte der US-Klimabeauftragte John Kerry einen internationalen Plan vor, an dem sich mehr als 30 Länder beteiligen, um die Kernfusion zur Bewältigung der Klimakrise zu fördern.
"Die Kernfusion hat das Potenzial, unsere Welt zu revolutionieren und alle Optionen, die uns zur Verfügung stehen, zu verändern und die Welt mit reichlich und sauberer Energie zu versorgen, ohne die schädlichen Emissionen der traditionellen Energiequellen", sagte Kerry auf dem Klimagipfel.
Im Dezember kündigte das US-Energieministerium eine Investition in Höhe von 42 Millionen Dollar in ein Programm an, das mehrere Einrichtungen, darunter das LLNL, zusammenbringt, um so genannte "Hubs" einzurichten, die sich auf die Förderung der Fusion konzentrieren.
"Die Nutzung der Fusionsenergie ist eine der größten wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts", sagte US-Energieministerin Jennifer Granholm in einer Erklärung. "Wir haben jetzt die Gewissheit, dass es nicht nur möglich, sondern wahrscheinlich ist, dass die Fusionsenergie Realität werden kann."
Ella Nilsen und René Marsh trugen zur Berichterstattung bei.
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Quelle: edition.cnn.com
