Über drei Millionen Grad: Laser sollen Sonnenfeuer entfachen

Amerikanisches Kernfusionsexperiment tritt dieses Jahr in die entscheidende Phase

Livermore (USA) - Mit der Energie von 192 auf einen Punkt fokussierten Laserstrahlen wollen amerikanische Physiker den Weg zur Kernfusion ebnen. Das Ziel: eine schier unerschöpfliche Energiequelle. Bei Temperaturen von über drei Millionen Grad sollen leichte Atomkerne zu schwereren verschmelzen und dabei mehr Energie freisetzen als zur Zündung der Kernfusion vorher nötig gewesen war. In der Zeitschrift „Science“ berichten sie, dass die Testläufe des 3,5 Milliarden Dollar teuren Laserfusionsexperiments im kalifornischen Livermore erfolgreich abgeschlossen sind und bereits im Laufe des Jahres das erste Fusionsfeuer gezündet werden könne.

„Es funktioniert bisher besser als jeder erwartet hätte“, sagt Siegfried Glenzer von der National Ignition Facility in Livermore. Mehrere Jahre bereitete seine Arbeitsgruppe zusammen mit vielen Kollegen anderer beteiligter Institute das gigantische Fusionsexperiment vor. In einem Gebäude, zehn Stockwerke hoch und auf einer Fläche von drei Fußballfeldern, werden die 192 Laserstrahlen über aufwendige Optiken auf einen nur wenige Millimeter großen Hohlzylinder aus Gold gelenkt. An diesem Punkt konzentriert sich die Energie von bis zu 1,8 Megajoule. Bei einer Temperatur von 3,3 Millionen Grad verdampft das Gold und es entsteht in einer Implosion ein Plasma aus geladenen Teilchen und Röntgenstrahlung. Diese Bedingungen sollen ausreichen, um Wasserstoffkerne zu schwereren Heliumkernen zu verschmelzen.

Bisher liefen diese Versuche ohne den eigentlichen Brennstoff für die Kernfusion, die schweren Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium ab. Doch schon im Laufe des Jahres wollen Glenzer und Kollegen auch diesen Schritt wagen und den Fusionsbrennstoff in einer Pfefferkorn großen Kapsel aus Beryllium inmitten des Hohlzylinders aus Gold deponieren. Dann könnte es gelingen, ein kurzes Fusionsfeuer zu entfachen, das auch ohne die Aufheizung durch die Laserstrahlen weiter brennt. Im Prinzip könnte bei diesem Prozess mehr Energie freigesetzt werden als für den Betrieb des gesamten Experiments nötig sei.

Voraussichtlich im Juni fällt die Entscheidung, wann das Laserfusionsexperiment in diese nächste, entscheidende Phase eintreten wird. Ob es tatsächlich klappt, eine Kernfusion zu zünden, können die Wissenschaftler allerdings noch nicht sagen. Offen sei noch die Frage, ob die Implosion symmetrisch genug ablaufe, sagt der britische Fusionsforscher Mike Dunne von der Central Laser Facility of Rutherford Appleton in der Nähe von Oxford. Sollte es jedoch gelingen, wird das amerikanische Fusionsexperiment in den Wettlauf mit dem europäischen Fusionsreaktor ITER treten, der derzeit in Cadarache in Südfrankreich aufgebaut wird. Die ITER-Forscher setzen im Unterschied zu ihren amerikanischen Kollegen nicht auf eine Laserzündung, sondern auf ein Millionen Grad heißes Plasma, dass in einem extrem starken Magnetfeld eingeschlossen werden soll. Über den Ausgang dieses Wettrennens bis zum ersten kommerziell nutzbaren Fusionsreaktor kann heute nur spekuliert werden. Doch die meisten Experten gehen davon aus, dass es noch einige Jahrzehnte bis zur wirtschaftlichen Stromerzeugung mit Kernfusion dauern wird.