Laserbasierte Kernfusion auf dem Weg zur Marktreife
Autor: Prof. Dr. Markus Roth, CSO und Mitgründer von Focused Energy
Unsere Erde hat ein Energie- und Klimaproblem, das dringend gelöst werden muss. Das Verbrennen von Kohle, Öl und Gas zur Energieerzeugung ist Klimakiller Nummer eins. Bis 2050 soll damit Schluss sein, um den Klimawandel einzudämmen. Wind und Sonne sollen die fossilen Brennstoffe ablösen. Aber das reicht bei weitem nicht; und Atomkraft ist nicht gewollt.
Gleichzeitig nimmt der Energiehunger weltweit rasant zu. Denn industrieller Fortschritt und ein besseres Leben von immer mehr Menschen basieren letztlich auf Energie. Es sind daher neue bahnbrechende Energiequellen gefragt, um die gigantische Energielücke, die sich aufbaut, zu schließen.
Energiehunger steigt
Hat die Kernfusion das Potenzial, den wachsenden Energiebedarf der Welt zu stillen? Auf jeden Fall. Denn sie ist eine sichere, saubere und grundlastfähige Energiequelle ohne geopolitische Abhängigkeit und nicht zu verwechseln mit Kernspaltung.
Seit mehr als einem halben Jahrhundert versucht die Wissenschaft, die Entstehung von Sonnenergie auf der Erde nachzubilden. Der praktischen Anwendung standen bislang die extremen Bedingungen entgegen: Rund 15 Millionen Grad Celsius bewirken in der Sonne exorbitante Kräfte, die Wasserstoffatome so stark aufeinanderprallen lassen, dass sie zu Helium verschmelzen. Lange wurde deshalb daran gezweifelt, dass eine kontrollierte Kernfusion auch auf der Erde funktionieren kann.
Für eine entsprechende Verdichtung und Erhitzung kommen theoretisch unterschiedliche Methoden in Betracht: Neben starken Magnetfeldern gilt heute gepulstes Laserlicht als der aussichtsreichste Zündungsmechanismus für eine kontrollierte Kernfusion.
Lange wurde gezweifelt, ob die kontrollierte Kernfusion funktioniert. Doch im August 2021 gab es den Durchbruch. Beim Verschmelzen von Atomkernen der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu Heliumkernen mittels intensiver Laserstrahlen, gelang es erstmals am kalifornischen Lawrence Livermore National Lab eine stabile Kernfusion nach dem Vorbild der Sonne in einer winzigen Brennstoffkapsel zu zünden und das Plasma am Brennen zu halten.
Die Analysen ergaben, dass in der Brennstoffkapsel kurzzeitig ein brennender Plasmazustand erreicht wurde. Das bedeutet, dass die Fusionsreaktionen die dominierende Quelle für die Erhitzung des Plasmas waren und nicht die externe Laserenergie, die die Reaktion auslöste. Seither ist sich die Wissenschaft einig: Auch moderne Laser geben einen realistischen Weg zur kommerziellen Nutzung dieser fast unerschöpflichen Energiequelle vor. Und die Welt ist damit dem grünen Traum einer sich selbst erhaltenden Fusionsenergieerzeugung entscheidend nähergekommen.
Roadmap für Laserfusion
(Quelle: Focused Energy)
Focused Energy nutzt nicht nur die Ergebnisse dieser Laserfusionsexperimente, sondern hat den Ansatz um die Laser-getriebene Ionenbeschleunigung weiterentwickelt. Die Technologie basiert auf modernen Hochenergielasersystemen. Derzeit entwickelt Focused Energy zusammen mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung eine Roadmap für die Laserfusion in Deutschland.
2023 wird die Entscheidung über den Standort einer neuen großen Testanlage bei Focused Energy fallen. Das Potenzial der Kernfusionstechnologie würde Deutschland gut zu Gesicht stehen. Es ist die Jahrhundertchance, Energiegeschichte zu schreiben.
Der Energiepreisschock hat deutlich gemacht, wie wichtig das Thema für die industrie- und exportstarke deutsche Wirtschaft ist. Deutschland muss sich aus dem Klammergriff ausländischer Energielieferungen befreien. Die sichere und bezahlbare Energieversorgung ist eine zentrale Standortbedingung. Mit dem Durchbruch bei der Kernfusion wurde die Tür in ein neues Energie-Zeitalter geöffnet. Und Deutschland kann ganz vorne mit dabei sein.