Künstliche Sonne Fusionsreaktor in Südkorea stellt Rekord auf

Die Kernfusion gilt als Energietechnik der Zukunft. Doch bisher gelingt die kontrollierte Verschmelzung von Atomkernen nur sehr, sehr kurz. Wissenschaftler konnten diese Zeit nun verdoppeln.
Das Innere des Kernfusionsreaktors KSTAR in Daejeon

Das Innere des Kernfusionsreaktors KSTAR in Daejeon

Foto: Kimin Han / Korea Institute of Fusion Energy

Die Kraft der Sonne beeindruckt den Menschen seit jeher. Selbst auf der Erde, in gut 150 Millionen Kilometer Entfernung, ist ihre gewaltige Energie noch spürbar. Das Feuer der Sonne speist sich aus der Kernfusion im Inneren des Sterns. Unter dem Druck der Schwerkraft verschmilzt Wasserstoff zu Helium – bei rund 15 Millionen Grad Celsius.

Forscher arbeiten schon lange daran, dieses Energieprinzip künstlich nachzuahmen. Solche Kernfusionsreaktoren sollen eines Tages nahezu emissionsfreien Strom erzeugen. Doch bisher sind solche Sternenmaschinen vor allem teure Experimente, die von der Serienreife noch weit entfernt sind.

In Südkorea sind Experten aber nun wohl einen Schritt weiter gekommen. Mit dem KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research), einem Fusionsreaktor in der Stadt Daejeon, konnten Wissenschaftler einen Weltrekord aufstellen. Erstmals sei über eine Dauer von 20 Sekunden eine Temperatur des Ionenplasmas von über 100 Millionen Grad Celsius gehalten worden. Das teilte Koreas Institut für Fusionsenergie  mit. Bisher sei das noch auf keiner anderen Anlage gelungen.

Damit hat der Reaktor seine Bestmarke aus dem Jahr 2019 mehr als verdoppelt. Damals gelang es dem Team, die Temperatur acht Sekunden lang zu halten. Solche hohen Temperaturen gelten als eine der Voraussetzungen für die Verschmelzung von Atomen.

Yoon Si-woo, der Direktor des KSTAR, sprach von einem »wichtigen Wendepunkt« im Rennen um die Technologien für einen längeren und leistungsstarken Plasmabetrieb. Langfristig wollen die Forscher zu immer längeren stabilen Plasmazuständen gelangen. Bis 2025 soll der KSTAR einen kontinuierlichen Betrieb von 300 Sekunden mit einer Ionentemperatur von mehr als 100 Millionen Grad erreichen.

Hitze, Plasma und riesige Magneten

Für Fusionsreaktoren werden die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium verwendet. Um die sich abstoßenden Kerne zueinanderzubringen, braucht es sehr hohe Temperaturen. Nur im Plasmazustand lassen sich Ionen und Elektronen trennen – sie sind dann zu einem elektrisch geladenen Gas geworden.

Am Ende soll die erzeugte Hitze der Kernfusion genau wie bei einem Atomkraftwerk, bei dem Kerne gespalten werden, Dampfturbinen antreiben. Die Stromerzeugung übernehmen dann übliche Generatoren.

In Korea arbeiten die Forscher mit einem Gerät des Typs Tokamak. Die Anlage hat die Form eines Donuts. Wenn das Plasma im Inneren der kreisförmigen Röhre rotiert, wird es von einem starken, supraleitenden Magnetfeld auf seiner Bahn gehalten. Diese Technologie gilt aber als technisch komplex, da viele Steuer- und Regelsysteme benötigt werden. Die Magneten müssen beispielsweise auf minus 269 Grad Celsius gekühlt werden.

Kostenfalle oder Zukunftstechnologie?

Die Kernfusionsforschung ist zuletzt auch in anderen Ländern weitergekommen. Riesige Anlagen wie Iter in Südfrankreich stehen vor ihrer Fertigstellung. Im Dezember 2025 soll der Reaktor, an dem auch Forscher aus Südkorea beteiligt sind, erstmals eingeschaltet werden.

Auch Start-ups forschen  an der Technik, beispielsweise in den USA oder in Großbritannien. In China konnte ein Reaktor kürzlich zehn Sekunden lang bei 150 Millionen Grad Celsius Atomkerne verschmelzen.

Anhänger der Kernfusion sehen in der Technik eine klimafreundliche, nahezu unendlich verfügbare Energiequelle. Kritiker argumentieren, dass die Technologie angesichts des Aufstiegs erneuerbarer Energien zu spät komme. Außerdem seien die Kosten zu hoch. Der Reaktor in Frankreich wird mehr als 20 Milliarden Euro kosten.

joe
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