Sauber und sicher Energie gewinnen durch Kernfusion: Forschenden aus den USA ist diese Woche ein Durchbruch gelungen. Aber was bedeutet das konkret? Bild: Lawrence Livermore National Labo / Damien Jemison
watson antwortet
15.12.2022, 08:2715.12.2022, 08:38
Sie ist der Hoffnungsträger schlechthin – Kernfusion. Denn bei dieser Art der Energiegewinnung gibt es weder radioaktive Abfälle und die Gefahr eines Nuklearunfalls, noch verursacht sie CO₂-Emissionen. Damit gilt die Kernfusion als potenzielle Energiequelle der Zukunft.
In den USA ist Wissenschaftler:innen laut Angaben der Regierung ein historischer Durchbruch gelungen: Beim Verschmelzen von Atomkernen wurde demnach erstmals mehr Energie gewonnen als verbraucht.
Aber wie funktioniert Kernfusion genau? Und warum ist der Durchbruch von besonderer Bedeutung für die grüne Energie? watson hat die wichtigsten Fakten zusammengetragen.
Wie funktioniert Kernfusion?
In Atomkraftwerken werden Atomkerne gespalten, um Energie zu gewinnen. Doch diese Art der Energiegewinnung ist mit schwerwiegenden Nachteilen verbunden: Bei der Kernspaltung wird radioaktive Strahlung freigesetzt. Kommt es zu einem Unfall, wie etwa in Tschernobyl und Fukushima, hat das verheerende Folgen für Menschen und Umwelt.
Die Kernfusion funktioniert genau andersherum: Dafür werden zwei leichte Atomkerne (Wasserstoff) zu einem schweren (dann Helium) verschmolzen. Bei diesem Prozess werden riesige Mengen an Energie freigesetzt.
Die Kernfusion versorgt Sonne und Sterne mit Brennstoff und hält diese über Millionen von Jahren zusammen.bild: pexels / Neale LaSalle
Kernfusion: Ähnlicher Vorgang wie in Sonne und Sternen
Dabei handelt es sich um einen natürlichen Prozess, der Sonne und Sterne mit Brennstoff versorgt. Während der Kernfusion entsteht Strahlung, welche von innen Druck auf den Stern ausübt und diesen für viele Millionen Jahre, nämlich bis der Wasserstoffvorrat aufgebraucht ist, zusammenhält.
Dieser Prozess funktioniert auch auf der Erde. Von den Forschenden der staatlichen Forschungseinrichtung National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien wurde die weltstärkste Laseranlage dafür auf eine Temperatur von etwa 60 Millionen Grad Celsius erhitzt. Dabei erhitzten viele Laserstrahlen das Innere eines wenige Millimeter großen Behälters. Berichten zufolge wurden dabei 20 Prozent mehr Energie gewonnen als eingesetzt.
"Die Sonne auf die Erde holen"
Bundesbildungsministerin Bettina Stark-Watzinger (FDP) gratulierte den Forschenden auf Twitter für ihren Erfolg. Erstmals sei gezeigt worden, "dass man die Sonne tatsächlich auf die Erde holen" könne.
Warum gilt die Kernfusion als Hoffnungsträger?
Die Kernfusion auf der Erde zu klonen, versuchen Forschende bereits seit den 1950er Jahren. Befürworter:innen heben hervor, dass die Kernenergie als nahezu unbegrenzt nutzbare Energiequelle für sauberen und billigen Strom ein Hoffnungsträger sein könnte.
Schmutzige oder bedenkliche Energiequellen wie Kohle, Gas- und Atomkraft wären durch Kernfusion hinfällig.bild: picture alliance / geisler-fotopress
Denn laut der Internationalen Atomenergiebehörde erzeugt die Fusion viermal mehr Energie pro Kilogramm als die Kernspaltung, die zum Antrieb von Kernkraftwerken genutzt wird sowie knapp vier Millionen mal mehr Energie als das Verbrennen von Öl oder Kohle.
Kann Kernenergie unsere Energieprobleme lösen?
Der größte Pluspunkt zuerst: Bei der Kernfusion wird, anders als bei fossilen Brennstoffen, kein CO₂ freigesetzt, was die Hauptursache für die Erderwärmung darstellt.
Langlebiger radioaktiver Abfall soll nicht entstehen. Auch zu einem nuklearen Unfall soll es nicht kommen können. "Wenn ein paar Laser fehlen und nicht im richtigen Moment gezündet werden, oder wenn der Einschluss des Plasmas durch das Magnetfeld nicht perfekt ist, wird die Reaktion einfach gestoppt", erklärt Érik Lefebvre, Projektleiter bei der französischen Atomenergiebehörde (CEA). Damit könnte Kernfusion die Energieerzeugung weltweit in großem Maßstab entscheidend verändern.
Kernfusion kann noch keinen Beitrag zur Begrenzung der Erderhitzung leisten
Aber: Zwar markiert der Durchbruch der Forschenden einen großen Fortschritt in der Kernfusionsenergie, allerdings liegt die Anwendung der Technologie – noch dazu im industriellen Maßstab – immer noch "Jahrzehnte" entfernt, wie die Leiterin des Lawrence Livermore National Laboratory, Kim Budil, in einem Bericht der "Tagesschau" einräumte. Das Team aus Wissenschaftler:innen rechnet mit weiteren 20 bis 30 Jahren Forschung und Entwicklung. Dementsprechend könne die Kernfusion derzeit noch keinen Beitrag zur Begrenzung der Klimakrise leisten.
Auch die Vereinten Nationen (UN) begrüßen den Fortschritt mit Blick auf die Klimakrise "Es handelt sich um eine äußerst wichtige Entwicklung, die im Kampf gegen den Klimawandel eine große Hilfe sein könnte", erklärte Sprecher Stephane Dujarric in New York. Dennoch betont er: "Es gibt eine Krise, die jetzt stattfindet" – daher dürften der Privatsektor und Regierungen ihre Anstrengungen bei der Einsparung von CO₂ keinesfalls verlangsamen.
(Mit Material von afp und dpa)
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