Kernfusion-Studie Nutzung des Sonnenfeuers wäre sicher

Sollte die Kernfusion jemals bezähmbar sein, könnte sie die Energieprobleme der Welt lösen. Zumindest sehen Wissenschaftler in der Nutzung des Sonnenfeuers keine Sicherheitsprobleme: Fast 100 Experten aus Europa gaben möglichen Fusionskraftwerken Bestnoten.


Noch ist alles nur Zukunftsmusik. Die Gewinnung von Energie, wie sie auch auf der Sonne entsteht, gilt als eines der ehrgeizigsten Forschungsziele der Menschheit. Doch die Pläne der Plasmaphysiker in aller Welt nehmen Gestalt an.

In Greifswald haben Experten inzwischen das Plasmagefäß für das 300 Millionen Euro teure deutsche Fusionsforschungsexperiment "Wendelstein 7-X" montiert. Zugleich will die Staatengemeinschaft im südfranzösischen Cadarache den experimentellen Fusionsreaktor "Iter" (International Thermonuclear Experimental Reactor) errichten. Die rund 4,6 Milliarden Euro teure Anlage soll voraussichtlich in 20 Jahren in Betrieb gehen.

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Kernfusion: Die Zähmung des Sonnenfeuers

Wissenschaftler gehen davon aus, dass die ersten kommerziellen Fusionskraftwerke ab der Jahrhundertmitte ans Netz gehen werden. Doch wie sicher werden diese Anlagen sein? Während Atomkraftgegner vor unkalkulierbaren Gefahren bei der Stromerzeugung durch die Verschmelzung von Atomkernen in 100 Millionen Grad heißen Plasmen warnen, sprechen Befürworter von einer gänzlich sicheren Technologie. Von ihr gingen keine radioaktiven Risiken wie von konventionellen Atomkraftwerken der Gegenwart aus, die auf der Basis der Kernspaltung arbeiten.

Jetzt haben erstmals europäische Wissenschaftler eine Kraftwerksstudie über die zu erwartenden ökologischen und ökonomischen Eigenschaften von Fusionsanlagen vorgelegt. Unter Leitung des französischen Physikers David Maisonnier analysierten fast 100 Experten aus ganz Europa mögliche Kraftwerksprojekte. Das Fazit der Untersuchung: Nach aktuellem Wissensstand sind katastrophale Unfälle in einem Fusionskraftwerk unmöglich.

Kernfusion - die Energiequelle der Zukunft?
Physik
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Unter Kernfusion versteht man die Verschmelzung zweier Atomkerne zu einem schweren Kern. Abhängig von der Art der Elemente werden bei diesem Prozess ungeheure Mengen an Energie frei - zu besichtigen etwa bei der Sonne. Im Innern von Sternen herrscht derart großer Druck und eine entsprechend hohe Temperatur, dass Wasserstoffkerne zu Heliumkernen verschmelzen. Die praktische Nutzung des Effekts zur Energiegewinnung auf der Erde ist schwierig - wegen der immens hohen Temperaturen des Plasmas.
Militärische Nutzung
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Die einzige Nutzung der Kernfusion, die Menschen bisher zustande gebracht haben, ist die militärische: Nur in Wasserstoffbomben konnten Atomkerne im größeren Maßstab zur Fusion gebracht werden. Ihre Wirkung ist bei weitem stärker als die von Kernspaltungsbomben wie der Hiroshima- oder der Nagasaki-Bombe. Der größte jemals gezündete Nuklearsprengsatz war die russische "Zar"-Wasserstoffbombe. Mit einer geschätzten Sprengkraft von 50 bis 60 Megatonnen TNT war sie fast 4000-mal stärker als die Hiroshima-Bombe, deren Sprengkraft bei 13 bis 15 Kilotonnen TNT lag.
Nutzung als Energiequelle
DER SPIEGEL
Die Nutzung der Kernfusion als Energiequelle gilt als technisch äußerst ehrgeizig. Viele Experten bezweifeln gar, dass sie jemals möglich sein wird. Am aussichtsreichsten gilt die Fusion auf Basis des schweren Wasserstoff-Isotops Deuterium: Verschmelzen Deuterium- zu Helium-Kernen, wird dabei relativ zur eingesetzten Masse mehrere Millionen Mal mehr Energie frei als bei der Verbrennung fossiler Stoffe. Allerdings muss das Deuteriumgas dafür extrem verdichtet und auf rund 100 Millionen Grad Celsius erhitzt werden - was einen enormen Energieeinsatz voraussetzt. Ein weiteres Problem ist, das heiße Gas an Ort und Stelle zu halten. Forscher erhoffen sich dies von elektrischen und magnetischen Feldern.

Sollten diese Hürden eines Tages genommen werden, sind die Verheißungen groß: Fusionskraftwerke wären Studien zufolge weit weniger gefährlich als die bisherigen auf Kernspaltung basierenden Kraftwerke und würden kaum strahlende Abfälle verursachen.

"Bei unseren Untersuchungen gingen wir von vier technisch unterschiedlich ausgereiften Kraftwerksmodellen mit einer elektrischen Leistung von 1500 Megawatt aus", sagt der Münchener Plasmaphysiker Karl Lackner. Während die Anlagen A und B verglichen mit "Iter" am wenigsten weit in die Zukunft reichten, unterstellten die Forscher für die visionären Projekte C und D schon deutlich größere Fortschritte in der Plasmaphysik.

Der größte anzunehmende Unfall, so die Studie, würde eintreten, wenn die Kühlung schlagartig komplett ausfiele. In diesem Fall würde der Brennvorgang sofort zum Erlöschen kommen. Die Nachwärme, so das einhellige Urteil der Forscher, würde nicht ausreichen, die Sicherheitshülle zu zerstören. Und selbst wenn radioaktives Tritium und energiereiche Neutronen austräten, lägen die Werte unterhalb jener Strahlendosis, ab der eine Evakuierung der Gegend um das Kraftwerk notwendig wäre.

Auch die Abfallprobleme würden sich, verglichen mit denen der heutigen Kernkraftwerke, in Grenzen halten. Wenn "Iter" wieder abgeschaltet wird, erwarten die Betreiber zwar einen Berg von 30.000 Tonnen radioaktivem Material. Wegen der kürzeren Halbwertszeiten würden aber 80 Prozent davon nach 100 Jahren kaum noch strahlen. Zudem könnte die Hälfte des Materials wieder verwendet werden, so dass eine Endlagerung begrenzt bliebe.

Bestnoten geben die Experten den Anlagen auch hinsichtlich ihrer Kosten. So entsprächen die Kraftwerkstypen A und B mit Stromproduktionskosten von fünf bis zehn Cent je Kilowattstunde den Werten von umweltfreundlichen Energietechniken.

Ralph Sommer, ddp



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