Energieministerin Jennifer Granholm sollte am Dienstag einen „großen wissenschaftlichen Durchbruch“ in der jahrzehntelangen Suche nach der Nutzung der Fusion, der Energie, die Sonne und Sterne antreibt, ankündigen.
Forscher des Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien produzierten zum ersten Mal mehr Energie in einer Fusionsreaktion, als zu ihrer Zündung verwendet wurde, was als Nettoenergiegewinn bezeichnet wird, so ein Regierungsbeamter und ein mit der Forschung vertrauter Wissenschaftler. Beide sprachen unter der Bedingung der Anonymität, da sie nicht befugt waren, den Durchbruch vor der Ankündigung zu besprechen.
Granholm sollte zusammen mit Livermore-Forschern bei einer morgendlichen Veranstaltung in Washington auftreten. Details wollte das Energieministerium vorab nicht nennen. Die Nachricht wurde zuerst von der Financial Times gemeldet.
Befürworter der Fusion hoffen, dass sie eines Tages nahezu unbegrenzte, kohlenstofffreie Energie produzieren und fossile Brennstoffe und andere traditionelle Energiequellen ersetzen könnte. Die Erzeugung von Energie, die Haushalte und Unternehmen durch Fusion mit Strom versorgt, ist noch Jahrzehnte entfernt. Aber die Forscher sagten, es sei dennoch ein bedeutender Schritt.
„Es ist fast so, als würde der Startschuss fallen“, sagte Professor Dennis Whyte, Direktor des Plasma Science and Fusion Center am Massachusetts Institute of Technology und führend in der Fusionsforschung. „Wir sollten darauf drängen, Fusionsenergiesysteme verfügbar zu machen, um den Klimawandel und die Energiesicherheit zu bekämpfen.“
Der Nettoenergiegewinn war ein schwer fassbares Ziel, da die Fusion bei so hohen Temperaturen und Drücken stattfindet, dass sie unglaublich schwer zu kontrollieren ist.
Die Fusion funktioniert, indem Wasserstoffatome mit einer solchen Kraft ineinander gepresst werden, dass sie sich zu Helium verbinden und dabei enorme Mengen an Energie und Wärme freisetzen. Im Gegensatz zu anderen Kernreaktionen entsteht dabei kein radioaktiver Abfall.
Milliarden von Dollar und jahrzehntelange Arbeit sind in die Fusionsforschung geflossen, die aufregende Ergebnisse hervorgebracht hat – für Sekundenbruchteile. Zuvor verwendeten Forscher der National Ignition Facility, der Abteilung von Lawrence Livermore, in der der Erfolg stattfand, 192 Laser und Temperaturen, die um ein Vielfaches heißer als das Zentrum der Sonne waren, um eine extrem kurze Fusionsreaktion zu erzeugen.
Die Laser fokussieren eine enorme Hitzemenge auf eine kleine Metalldose. Das Ergebnis ist eine überhitzte Plasmaumgebung, in der eine Fusion auftreten kann.
Riccardo Betti, Professor an der University of Rochester und Experte für Laserfusion, sagte, eine Ankündigung, dass bei einer Fusionsreaktion Nettoenergie gewonnen worden sei, sei von Bedeutung. Aber er sagte, es sei noch ein langer Weg, bis das Ergebnis nachhaltigen Strom erzeugt.
Er verglich den Durchbruch damit, als die Menschen zum ersten Mal erfuhren, dass das Raffinieren von Öl zu Benzin und das Entzünden eine Explosion auslösen konnte.
„Du hast immer noch nicht den Motor und du hast immer noch nicht die Reifen“, sagte Betti. „Man kann nicht sagen, dass man ein Auto hat.“
Die Nettoenergiegewinnleistung bezog sich auf die Fusionsreaktion selbst, nicht auf die Gesamtmenge an Energie, die für den Betrieb der Laser und die Durchführung des Projekts erforderlich war. Damit die Fusion rentabel ist, muss sie deutlich mehr Energie und länger produzieren.
Es ist unglaublich schwierig, die Physik von Sternen zu kontrollieren. Whyte sagte, es sei eine Herausforderung gewesen, diesen Punkt zu erreichen, weil der Brennstoff heißer sein muss als das Zentrum der Sonne. Der Kraftstoff will nicht heiß bleiben – er will auslaufen und kalt werden. Es einzudämmen, sei eine unglaubliche Herausforderung, sagte er.
Laut Jeremy Chittenden, Professor am Imperial College in London, der sich auf Plasmaphysik spezialisiert hat, ist der Nettoenergiegewinn keine große Überraschung des kalifornischen Labors, da es bereits Fortschritte gemacht hat.
„Das ändert nichts an der Tatsache, dass dies ein bedeutender Meilenstein ist“, sagte er.
Es braucht enorme Ressourcen und Anstrengungen, um die Fusionsforschung voranzubringen. Ein Ansatz verwandelt Wasserstoff in Plasma, ein elektrisch geladenes Gas, das dann von riesigen Magneten gesteuert wird. Diese Methode wird in Frankreich in einer Zusammenarbeit von 35 Ländern mit dem Namen International Thermonuclear Experimental Reactor sowie von Forschern des Massachusetts Institute of Technology und einem Privatunternehmen erforscht.
Im vergangenen Jahr gaben die Teams, die an diesen Projekten auf zwei Kontinenten arbeiten, bedeutende Fortschritte bei den lebenswichtigen Magneten bekannt, die für ihre Arbeit benötigt werden.
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