fusionsreaktor
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Umweltfreundlicher Fusionsreaktor
Frankreich entzündet das »Sonnenfeuer«

Die Kernenergie nimmt einen neuen Anlauf. Im südfranzösischen Cadarache entsteht der »Internationale Experimentalreaktor« ITER. Anders als bei der konventionellen Kernspaltung soll hier die Kernverschmelzung, die Energiegewinnung nach dem Vorbild der Sonne, verwirklicht werden. ITER ist 30 Meter hoch, die Brennkammer fasst 840 Kubikmeter, enthält aber im Betrieb nur ein Gramm Wasserstoff. Während innen um 100 Millionen Grad Celsius herrschen, verlangen die umliegenden Magnetspulen eine Betriebstemperatur von minus 270 Grad, um durch Supraleitung maximale Leistung zu erzielen.

Aufgabe von ITER (lat.: der Weg) ist allerdings nicht, wirklich Strom zu erzeugen, sondern vielmehr zu helfen, die Probleme dieser Technologie zu lösen. Das Wichtigste: Wie lässt sich die ungeheure Hitze erzeugen, die nötig ist, damit - wie in unserem Zentralgestirn - Wasserstoffatome zu Helium verschmelzen können? Weil auf der Erde der nötige Druck fehlt, braucht die Kernfusion eine zehnmal so hohe Temperatur wie auf der Sonne. Doch das 100 Millionen Grad Celsius heiße, aber extrem dünne Gas würde sich beim Kontakt mit der Reaktorwand sofort abkühlen.

Um dieses Problem in den Griff zu bekommen, hat ITER einen schlauchförmigen Käfig, in dem starke Magnetfelder erzeugt werden. Darin läßt sich das Wasserstoffgas berührungsfrei einsperren: Wie auf Schienen geführt sind die geladenen Teilchen an die Magnetfeldlinien gebunden. Mikrowellen heizen das Gas auf, bis die Wasserstoffatome sich in ihre Kerne und Elektronen zerlegen. In diesem Plasma rasen die Atomkerne um die Magnetfeldlinien herum, sodass sie ständig gegeneinander stoßen und sich dabei zu Helium verbinden. Es entsteht ein neuer, noch instabiler Kern. Aus diesem löst sich ein Baustein, das Neutron. Als ungeladenes Teilchen ist es nicht an die Magnetfeldlinien gebunden. Daher stößt es mit großer Geschwindigkeit auf die Wände des Plasmagefäßes. Die Neutronen heizen sich auf, im Fusionskraftwerk verdampft ein Kühlmittel und treibt eine Turbine an - genau so wie in einem herkömmlichen Kraftwerk.

Damit in Zukunft wirklich Strom erzeugt werden kann, muss noch eine weitere Frage geklärt werden: Aus welchem Material müssen die Wände bestehen, um möglichst lange zu halten? Häufiger Austausch wäre nicht nur wartungsintensiv, sondern würde - wie bei der Kernspaltung - erhebliche Umweltprobleme nach sich ziehen: Die Wände werden durch das Neutronen-Bombardement radioaktiv und müssen als strahlender Abfall für 100 Jahre deponiert werden. Abgesehen davon hinterlässt die Kernfusion, die von vielen als »saubere« Alternative zu herkömmlichen Kernkraftwerken gesehen wird, keine radioaktiven Rückstände.

Zwar ist das Ausgangsmaterial Tritium (überschwerer Wasserstoff) eine radioaktive Substanz. Es wird jedoch erst im Reaktor aus Lithium erbrütet und bei der anschließenden Fusion mit Deuterium (schwerem Wasserstoff) wieder verbraucht. Zurück bleiben ein stabiles Heliumatom und die ersehnte Energie. Außer Kontrolle geraten kann dieser Reaktor auch nicht, weil in ihm keine Kettenreaktion stattfindet. Damit die Fusion gelingt, muss Energie von außen zugeführt werden, anschließend hält die bei der Fusion gewonnene Energie den Prozess aufrecht.

Bislang überstieg diese verbrauchte Energie die Leistung. ITER dagegen soll zehnmal so viel Energie liefern, wie er verbraucht. Für einen späteren regulären Kraftwerksbetrieb ist das Zehn-Milliarden-Euro-Projekt trotzdem nicht ausgelegt. Erst in 50 Jahren wird das erste kommerzielle Fusionskraftwerk PROTO ans Netz gehen. ITER wird nach dem Prinzip des Tokamak gebaut, das 1950 von dem russischen Physiker und Bürgerrechtler Andrej Sacharow entwickelt wurde. Das britische JET-Experiment, in dem 1991 erstmals die Kernfusion gelang, ist ein solcher Tokamak. Dieser Typ hat einen Nachteil: Damit das Plasma zündet, muss im Gas selbst ein starker Strom fließen. Weil dieser Strom nur in Pulsen erzeugt werden kann, arbeitet auch der Reaktor nur pulsweise, also nicht fortlaufend.

Mit Hochdruck wird am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald an einer Alternative gearbeitet. Beim deutschen Fusionsexperiment Wendelstein 7-X sollen komplizierte Magnetfelder den Dauerbetrieb ermöglichen. Ist Wendelstein 7-X erfolgreich, könnte seine Technik den Tokamak ablösen. Die ITER-Projektpartner EU, USA, Russland, China, Japan und Südkorea würden sich bei der Planung für ein erstes Kraftwerk dann möglicherweise für die deutsche Technologie entscheiden.