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Klimaschutz: die Utopie

Das Jahr der neuen Sonne

Von Manfred Lindinger
 - 12:10
Europas größte Baustelle im Oktober. Umringt von Baukränen sind in Morgennebel die fertige Montagehalle zu erkennen, in der die Bauteile des Tokamaks zusammengefügt werden, und die Baustelle des Fusionsreaktors selbst. zur Bildergalerie

Dreißig Kilometer nordöstlich von Aix-en-Provence, am Rande des Nationalparks Luberon liegt Europas größte Baustelle. Sie ist so groß wie sechzig Fußballfelder und befindet sich auf dem Gelände des südfranzösischen Forschungszentrums Cadarache. Seit zwölf Jahren wird dort an einem der größten Experimente gearbeitet, die je von Menschenhand geschaffen wurden: dem internationalen Fusionsreaktor Iter.

Mit der gewaltigen Maschine, die zwanzig Stockwerke überragen wird, will man jenen Prozess simulieren, der im Inneren der Sonne abläuft und unser Gestirn seit mehr als vier Milliarden Jahren am Brennen hält. Gelingt das Experiment, ginge nicht nur ein sechzig Jahre alter Traum der Fusionsforschung in Erfüllung. Durch die kontrollierte Verschmelzung von Wasserstoffkernen zu Heliumkernen könnte der Menschheit auch eine theoretisch unerschöpfliche Energiequelle erschlossen werden – mit im Vergleich zur Kernenergie phantastischen Konditionen.

Schon ein Gramm des Brennstoffs – die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium – würde in einem künftigen Fusionsreaktor so viel Energie liefern, wie bei der Verbrennung von elf Tonnen Kohle entsteht, ohne dabei das Klima durch den Ausstoß von Kohlendioxid zu belasten. Auch über eine Verknappung des Brennmaterials müsste man sich keine großen Sorgen machen. Deuterium kann aus Wasser und Tritium über eine Kernreaktion aus Lithium gewonnen werden. Weil keine langlebigen radioaktiven Abfälle entstünden, entfiele auch das Problem der Endlagerung. Auch ein Unfall wie bei einem Kernkraftwerk wäre bei einem Fusionskraftwerk nicht zu befürchten. Ist die Kernfusion also die ideale Energiequelle, um den ungebremsten Energiehunger der Welt langfristig zu stillen und das Weltklima vor dem Kollaps zu bewahren?

Auch die Chinesen setzen auf Fusionsstrom

Sylvia Kotting-Uhl, Vorsitzende des Umweltausschusses und in der Grünen-Bundestagsfraktion zuständig für Kernfusion, ist skeptisch. Bezüglich der entscheidenden Klimaschutzmarke 2050 ist für sie klar: „Die Kernfusion käme zu spät.“ Aufgrund fundamentaler physikalischer Probleme sei ohnehin fraglich, ob es überhaupt je Fusionskraftwerke geben wird. Die Milliarden, die bislang in die Fusionsforschung geflossen sind, fehlten ihrer Meinung nach dringend bei der notwendigen Forschung zu Energieeffizienz oder Speicherung.

Und in der Tat: Sollte das Fusionsfeuer in Cadarache wie derzeit geplant bis 2035 zünden, wird es wahrscheinlich noch bis Ende des Jahrhunderts dauern, dass die Kernfusion einen nennenswerten Beitrag zur CO₂-freien Stromerzeugung liefern wird. Denn Iter soll nur die Machbarkeit zeigen, aber selbst keinen Strom erzeugen. Das wird erst dessen Nachfolger „Demo“ tun, der frühestens 2050 in Betrieb gehen könnte – vorausgesetzt, Iter wird ein Erfolg. Danach erst wäre der Weg frei für die ersten kommerziellen Kraftwerke, zumindest aus europäischer Sicht.

Eiliger hat es China. Das Reich der Mitte ist zwar wie Europa, Japan, Russland, Südkorea, Indien und die Vereinigten Staaten an Iter beteiligt und liefert wie seine Partner viele Bauteile nach Südfrankreich. Es will aber einen eigenen Testreaktor bauen. Dieser soll anders als Iter bereits Fusionsstrom erzeugen und das für die Fusionsreaktion benötigte Tritium aus Lithium selbst erbrüten. Im kommenden Jahr sollen in China die Bauarbeiten beginnen. Geplante Fertigstellung des Kraftwerks: 2030.

„China steht wie Indien unter einem viel größeren Druck als wir, den wachsenden Energiebedarf zu decken und die steigenden CO₂-Emissionen in den Griff zu bekommen“, erklärt Hartmut Zohm vom Max-Planck-Institut für Plasmaforschung in Garching Chinas Engagement. Trotz aller Bemühungen in Deutschland und in anderen Ländern, das Energiesystem vollständig auf erneuerbare Energieformen umzustellen, gibt es für den Fusionsforscher noch keine Patentlösung in der Energiefrage. „Auch in einem Energiemix benötigt man ein Grundlastsystem, das zuverlässig elektrische Energie liefert.“ Und diese Aufgabe könnte die Kernfusion übernehmen, zumal die Nachfrage an Elektrizität weltweit weiter steigen wird (hier ein Vortrag von Hartmut Zohm als Video).

Der Weg zur Fusionsenergie ist lang und teuer

Während von der Entdeckung der Kernspaltung im Jahr 1938 bis zum ersten Kernreaktor nur wenige Jahre vergingen, tüfteln die Physiker schon seit den frühen fünfziger Jahren an einem Fusionsreaktor. Die Aufgabe hat sich als komplexer herausgestellt als gedacht. In allen existierenden Anlagen hat man stets mehr Energie aufwenden müssen, als gewonnen wurde. Den Rekord hält noch immer der weltweit größte Fusionsreaktor „Jet“ im britischen Culham. Dort hatte man 1997 bei der Kernverschmelzung von Deuterium und Tritium erstmals eine Ausbeute von sechzig Prozent erreicht. Iter, der sein britisches Vorbild an Größe um einen Faktor sechs überragen wird, soll die Wende bringen.

Das Herzstück des Reaktors, ein überdimensionaler Torus aus Stahl, hat eine Höhe von dreißig Metern und einen Durchmesser von zwanzig Metern. Im Inneren werden Deuterium- und Tritium auf knapp hundert Millionen Grad und mehr aufgeheizt – eine Temperatur, wie sie auch im Zentrum unserer Sonne herrscht. Dabei bildet sich ein Plasma. Starke Magnetfelder, die von stromdurchflossenen Spulen, aber auch durch einen im Plasma fließenden Strom erzeugt werden, verdichten das heiße Gas, schließen es ein und halten es von den Wänden fern. Jeder Kontakt würde das Plasma zerstören und die Fusionsreaktionen sofort unterbinden. Prallen jeweils zwei Tritium- und Deuteriumkerne aufeinander, verschmelzen sie zu Heliumkernen. Der Löwenanteil der entstehenden Energie steckt in den bei der Fusionsreaktion freigesetzten Neutronen.

In fünf Jahren soll erstmals ein Plasma aus normalem Wasserstoff gezündet werden. Iter wird dann zunächst einige Jahre im Testbetrieb laufen und weiter aufgerüstet, bevor Mitte der dreißiger Jahre Deuterium und Tritium eingelassen und fusionieren werden. Nach großen Anlaufschwierigkeiten mit Verzögerungen und einer Kostenexplosion von ursprünglich 5,5 auf mittlerweile rund 18 Milliarden Euro stehen die Chancen inzwischen gut, dass der jetzige Zeitplan eingehalten werden kann. In Cadarache laufen die Bauarbeiten auf Hochtouren. Die meisten Teile sind bereits vor Ort. Jetzt geht es darum, alles zusammenzubauen. Die Zeit drängt. In den Szenarien der Internationalen Energieagentur findet die Kernfusion bis jetzt noch keine große Beachtung.

Quelle: F.A.Z.
Manfred Lindinger - Portraitaufnahme für das Blaue Buch "Die Redaktion stellt sich vor" der Frankfurter Allgemeinen Zeitung
Manfred Lindinger
Redakteur im Ressort „Natur und Wissenschaft“.
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