Stellarator

Fusionsforschung

Ob die Kernfusion eine langfristige Energieversorgung der Menschheit garantieren kann, ist noch Gegenstand der Forschung. Doch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler kommen dem Traum immer näher, die Sonne auf die Erde zu holen.

Was die Sonne kann, will der Mensch auch beherrschen lernen: Über die Verschmelzung zweier leichter Atomkerne (Wasserstoffisotope) zu einem schwereren (Helium) will er Unmengen an Energie freisetzen. Die Kernfusion kann, im Vergleich zur Verbrennung fossiler Energieträger, aus der gleichen Ausgangsmasse millionenfach mehr Energie freisetzen. Die Kunst dabei ist, die Verschmelzungsreaktion zu steuern und die Energie kontrolliert freizugeben. Ein Beispiel für unkontrollierte Kernfusion ist die Wasserstoffbombe.

Um die Atome aufeinanderprallen zu lassen, müssen Fusionsforscher Temperaturen wie im Sonnenplasma erzeugen: mehrere hundert Millionen Grad. Dieses brennende Plasma einzuschließen gelingt zum Beispiel mit sehr starken Magnetfeldern, die auf die elektrische Ladung der Plasmateilchen wirken. Zwei technische Varianten haben sich dabei heute durchgesetzt: das Tokamak- und das Stellerator-Prinzip.

Versuchsanlagen in verschiedenen Teilen der Welt haben die Erkenntnisse in den vergangenen Jahrzehnten vorangetrieben. Zusammengeführt werden sie im europäisch-russisch-amerikanisch-japanischen Gemeinschaftsprojekt ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), das in Südfrankreich einen Fusionsreaktor vom Tokamak-Typ betreiben wird. ITER soll erstmals zeigen, dass ein von Menschen gesteuertes Fusionsfeuer technisch möglich und beherrschbar ist. Zudem soll es die Voraussetzungen für ein wirtschaftlich nutzbares Kraftwerk in kommenden Jahrzehnten schaffen.

 

 

Theorien, Grundlagen und Prinzipien

In einem Fusionsreaktor sollen die Prozesse des Sonnenfeuers kontrolliert in Gang gesetzt werden. Dazu müssen diese Abläufe theoretisch genau verstanden werden, bevor es an den Bau von Kraftwerken geht.

 

Das Fusionsplasma

Ein viele Millionen Grad heißes Plasma ist der Schlüssel zu der Stromproduktion über die Kernfusion. Physiker verstehen die Vorgänge in diesen glühenden Ionenwolken immer besser und greifen zu starken Magnetfeldern, um das Fusionsplasma sicher zu beherrschen.

 

Aufbau und Technik eines Fusionsreaktors

Die Konstruktion eines Fusionsreaktors ist ausgesprochen komplex. Hitzefeste Kammern, Mikrowellen-Heizungen und extrem starke Magnete müssen konzipiert, gebaut und zu einem funktionierenden Ganzen zusammengefügt werden.