AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 1/2009

Energie Die Sonne auf Erden

Für mehr als fünf Milliarden Euro wollen Physiker erstmals ein Fusionskraftwerk errichten, das Energie erzeugt. Nach Jahrzehnten der Rückschläge sind den Forschern in jüngster Zeit erstaunliche Fortschritte gelungen. Wird es tatsächlich irgendwann Strom und Wärme im Überfluss geben?

Von Olaf Stampf


Bei der Zündung Nummer 23995 geht etwas schief. Erst vor einer Sekunde entfacht, löst sich das künstliche Sternenfeuer gleich schon wieder auf. Kurz vor dem jähen Untergang beginnt das Plasma in der Fusionskammer zu schwingen. Mikrofone übertragen das Quietschen an die Überwachungszentrale.

Arne Kallenbach hört sofort, dass etwas nicht stimmt. "Wahrscheinlich kam das Plasma zu nahe an die Kammerwände und ist dann schlagartig abgekühlt", vermutet der erfahrene Physiker. "Das passiert häufiger mal. Vor allem in der Aufheizphase reagiert das Plasma leider sehr empfindlich."

Gebannt schaut Kallenbach auf den Monitor. Zusammen mit seinen Kollegen wartet er auf die Messdaten. Durch Betonwände abgeschirmt, wirkt ihre Zentrale wie der Kontrollraum einer Weltraummission. Doch die Forscher vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching bei München schießen keine Raketen ins All: Sie arbeiten daran, die Sonne auf die Erde zu holen.

Ihre Maschine "Asdex Upgrade" ist die bislang größte Fusionsanlage Deutschlands. Auch nach Tausenden Versuchen sind die Wissenschaftler noch immer nicht am Ziel. Kallenbach: "Wir suchen weiter nach der perfekten Zündung, bei der alles stimmt."

Seit einem halben Jahrhundert quälen sich Physiker auf der ganzen Welt damit herum, das Fusionsfeuer zu entfachen. Nach so langer Zeit hat die Öffentlichkeit längst die Hoffnung verloren, dass bei ihrer Forschung jemals etwas Nützliches herauskommen wird. Doch ausgerechnet jetzt, da sich kaum noch jemand für ihre Arbeit interessiert, scheinen die Plasmaphysiker erstaunliche Fortschritte zu machen.

Voller Enthusiasmus spricht der neue IPP-Direktor Günther Hasinger über die jüngsten Erfolge. Bis vor wenigen Wochen war der Astrophysiker darin vertieft, das Geheimnis der Schwarzen Löcher im Kosmos zu lüften. Nun hat der oberste deutsche Fusionsforscher gelernt, wie weit seine Mitarbeiter insgeheim schon vorangekommen sind.

"Wir nähern uns dem Durchbruch, es geht viel schneller voran, als viele denken", behauptet Hasinger. "Mit einer Art 'Apollo'-Programm der Kernfusion hätten wir sogar schon zur Jahrtausendwende einen Reaktor bauen können, der Strom und Wärme liefert - nur fehlte das nötige Geld für eine so große Maschine."

Im Innern von Sternen geschieht die Fusion von ganz allein. Unter gewaltigem Druck verschmelzen leichte Wasserstoffkerne zu schwererem Helium. Kaum fassbare Energiemengen werden dabei freigesetzt. Es ist diese seit Jahrmilliarden ablaufende Kernfusion, die das Leben auf der Erde unablässig mit Licht und Wärme versorgt - im Labor jedoch lässt sich die Sonne nicht so einfach nachbauen.

Es scheitert schon daran, dass keine irdische Maschine so hohe Drücke wie ein Stern zu erzeugen vermag. Die Forscher versuchen, diesen Mangel durch noch weit höhere Temperaturen als in der Sonne auszugleichen: Sie erhitzen das elektrisch geladene Wasserstoffgas auf sagenhafte 100 Millionen Grad Celsius.

Das so entstehende Plasma ist schwer zu bändigen. Starke Magnete müssen es in der Schwebe halten; denn sobald es zu sehr mit den Kammerwänden in Berührung gerät, wird es verunreinigt, kühlt dadurch ab - und der empfindliche Fusionsprozess bricht in sich zusammen.

Immerhin besteht das Problem nicht mehr darin, Wasserstoffkerne überhaupt dazu zu bringen, miteinander zu verschmelzen. Futuristische Heizmaschinen, darunter riesige Mikrowellenapparate, bringen das hochverdünnte Gas sekundenschnell auf vielfache Sternentemperatur. Zum Arsenal der Garchinger Forscher gehört auch eine Partikelkanone: Sie schießt Teilchen in das Plasma hinein, die darin abgebremst werden und so einen Großteil ihrer Energie abgeben. Auf die Außenhülle der Kanone hat ein Witzbold einen feuerspeienden Drachen gemalt.

Allerdings wird bei der Labor-Fusion bislang zu wenig Energie freigesetzt, um den Verschmelzungsprozess von selbst am Kochen zu halten. Ohne ständige Heizung von außen erlischt die Fusionsflamme. Es kommt den Forschern so vor, als würden sie nasses Holz anzünden.

Die Isolierung des Plasmas ist einfach noch nicht gut genug, zu viel Energie geht verloren. Aber es gibt einen Ausweg: den Bau einer richtig großen Fusionsmaschine.

"Wenn wir das Volumen des Plasmas drastisch erhöhen, sinken automatisch auch die Wärmeverluste", erläutert Hasinger. "Wir nennen das die Eisbärenformel: In kalten Gegenden fällt es großen Tieren leichter als kleinen, ihre Körperwärme zu halten."



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