Das Innere der Fusionsforschungsanlage Asdex Upgrade. Silberne Kacheln bedecken den Boden und die Wände. Hier wird es bis zu 150 Millionen Grad heiß

Heißer als das Sonnenfeuer

Bei der Kernfusion im Asdex Upgrade werden Teilchen auf das Zehnfache der Sonnentemperatur erhitzt.

„Kernfusion findet in den Sternen statt. Dort fusioniert Wasserstoff zu Helium“, erklärt Dr. Benedikt Geiger vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching.

Der Physiker steht vor dem Asdex Upgrade, der größten Fusionsforschungsanlage in Deutschland. Weder der metallische Geruch, noch das Dröhnen der Vakuumpumpen, das an einen riesigen Kühlschrank erinnert, scheint ihn zu stören. Aus einer anliegenden Werkstatt zischt ein Schweißgerät – am Institut herrscht trotz Sommerpause reger Betrieb.

 

Saubere Energie aus Kernfusion ist seit über 60 Jahren ein Physikertraum. Das Prinzip klingt einfach: Unter großem Druck und hohen Temperaturen verschmelzen Wasserstoffkerne zu Helium. Bei der Fusion wird ein Teil der Masse in Bewegungsenergie umgewandelt. Schnelle Teilchen prallen gegen eine Stahlwand vor einem Wassertank, geben ihre Energie ab und erhitzen diesen. Das Wasser verdampft und treibt eine Turbine an, die Strom erzeugt. So einfach wie es klingt, ist es leider nicht, sagt Geiger: „Atomkerne sind positiv geladen, sie stoßen sich gegenseitig ab. Um Fusion zu bewerkstelligen, muss man diese Abstoßung überwinden. Das erreicht man dadurch, dass man die Kerne mit hoher Energie aufeinander schießt.“

Der Blick ins Innere der Anlage zeigt ein unheimliches Bild. Das Fusionsfeuer brennt beinahe rosa und züngelt an der Innenwand der Anlage nach oben.

Das Fusionsfeuer brennt bei 150 Millionen Grad. An den heißesten Stellen strahlt es kein sichtbares Licht mehr aus; Foto: IPP

Dafür müssen die Kerne heiß sein – 150 Millionen Grad heiß. Der Blick ins Innere der Forschungsanlage überrascht: Obwohl bei Versuchen das zehnfache der Sonnentemperatur herrschen kann, glänzt die Innenverkleidung beinahe makellos. Nur an einigen Stellen lassen schwarze Flecken an den Wänden die Temperaturen erahnen. Dass die Teilchen die Wände der Vakuumkammer bei der Fusion nicht verbrennen, liegt an deren Aufbau. „Die sieht aus wie ein Donut“, sagt Geiger und lacht. „Um den Donut herum sind Magnetfeldspulen gewickelt. Damit erzeugen wir ein kreisförmiges Magnetfeld, in dem die Teilchen schweben.“ Eine weitere Spule, im Inneren des Donuts, verdrillt das Magnetfeld und hält die Teilchen so gefangen.

 

Mit ITER auf dem Weg in die Zukunft

Beim Rundgang um das Experiment sind weder Spulen noch die Vakuumkammer zu sehen. Rohre und Kabel verbinden die Kammer mit Messinstrumenten, Pumpen und Computern und verdecken den Blick. Die 1991 in Betrieb genommene Anlage wurde immer wieder erweitert. Sie ist auch heute noch auf dem aktuellsten Stand der Technik, erzählt Geiger: „Es ist Aufgabe des Experiments Messmethoden zu entwickeln, die man an ITER anwenden kann.“

Ein Bild der Montage des Asdex Upgrade. Ein Teil der Vakuumkammer steht bereits, doch noch sind die Physiker dabei die restliche Anlage zu montieren.

Seit 25 Jahren forschen die Plasmaphysiker am Asdex Upgrade. In Frankreich entsteht mit ITER eine neue, größere Anlage; Foto: IPP, S. Ertl

Das ITER-Projekt, eine Fusionsanlage, die bis 2025 in Frankreich entstehen soll, ist ein Gemeinschaftsprojekt von 35 Staaten. Die im Bau befindliche Anlage ist viermal so groß, wie der Asdex Upgrade und kann deshalb eine größere Menge an Teilchen für längere Zeit auf die, für die Fusion benötigte Temperatur erhitzen. „Mit ITER hat man die Fusionsforschung auf eine breite Basis gestellt. Das ist sicher auch eine Reaktion darauf, dass man national nicht so schnell weitergekommen ist, wie man es gerne wollte“, sagt Bruno Hauer, Professor für Technikfolgenabschätzung an der TH Nürnberg. Mit der Fusionsanlage soll gezeigt werden, dass auch auf der Erde Fusion mit positiver Energiebilanz möglich ist. Doch das Projekt ist umstritten. Die Kritik kommt aus den Reihen der Grünen. „Die Erforschung der Kernfusion ist ein Milliardengrab, ITER, ein Irrweg“, sagt die atompolitische Sprecherin der Grünen, Sylvia Kotting-Uhl. Frühestens 2050 sei mit Fusionskraftwerken zu rechnen, das sei zu spät. Ähnlich sieht das auch Hauer: „Meine Hoffnung ist die, dass wir nicht auf Kernfusion angewiesen sind. Vor allem, weil wir aus Gründen des Klimaschutzes gar nicht so lange warten können.“ Trotzdem findet er es falsch, ganz auf die Fusionsforschung zu verzichten. „Auch bei der Energieversorgung ist es wichtig, dass man eine Art Baukasten hat, sodass man auf verschiedene Technologien, die sich ergänzen, zurückgreifen kann.“

Die Physiker am Max-Planck-Institut wollen mit der Kernfusion einen Teil dieses Baukastens liefern. Die Pumpen am Asdex Upgrade haben aufgehört zu dröhnen. Ein weiteres Messgerät wird eingebaut. Die Wissenschaftler wollen der Kernfusion näherkommen. Stück für Stück.

 

 

Energieerzeugung durch Kernfusion liegt noch weit in der Zukunft. Bis 2050 kann die Landbevölkerung verschiedener Schwellenländer nicht warten. Ein Forschungsprojekt der TH Nürnberg will erneuerbare Energien in Indien verfügbar machen. Redakteur Nicolas Weiß hat sich das Projekt angesehen. (Beitragsbild; Foto: IPP, Volker Rohde)

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