Experten für Fusionsenergie aus Regierung, Wissenschaft und Privatsektor haben am 15. September vor dem Senatsausschuss für Energie und natürliche Ressourcen über die Aussichten der Fusionsforschung ausgesagt.
„Wir glauben, dass wir ab Anfang der 2030er Jahre eine echte Chance auf kommerzielle Fusionskraftwerke am Netz haben“, sagte Bob Mumgaard, CEO des privaten Fusionsunternehmens Commonwealth Fusion Systems.
Eine Umfrage der Fusion Industry Association aus dem Jahr 2022 ergab, dass der Sektor mehr als 4,7 Milliarden US-Dollar an privaten Investitionen angezogen hat, was einen Anstieg von mehr als 2,8 Milliarden US-Dollar in nur einem Jahr bedeutet.
Die heutigen Kernkraftwerke basieren auf der Kernspaltung – mit anderen Worten, der Nutzung der Energie, die durch die Spaltung schwerer Atome wie Uran entsteht.
Fusion versus Spaltung
Fusionsenergie hingegen entsteht, wenn die Kerne zweier leichter Atome zusammenkommen, um ein größeres Atom zu bilden.
Die Fusionsreaktion, die Wissenschaftler für am vielversprechendsten halten, beinhaltet zwei Isotope von Wasserstoff, Deuterium und Tritium. Zusammen können sie zu Helium verschmolzen werden.
Dazu müssen die beiden Gase jedoch auf mehr als 180 Millionen Grad Fahrenheit erhitzt werden.
Wenn die Temperaturen steigen, verwandeln sich die Gase in Plasma: ein loses Durcheinander aus positiv geladenen Kernen und negativ geladenen Elektronen. Diese Form von Materie mag exotisch klingen, aber sie macht mehr als 99 Prozent des sichtbaren Universums aus.
Fusionsforscher können dieses Plasma mit Magnetfeldern an Ort und Stelle halten.
ITER, eine massive internationale Kollaboration, zu der auch die Vereinigten Staaten gehören, führt das größte derartige Experiment zum magnetischen Einschluss durch.
Die Fusion ist mächtig genug, um die Sterne oben anzutreiben. So pumpt unsere eigene Sonne Wärme und Licht ab.
Die Kernfusion liefert mehr Energie als die Kernspaltung, ohne langlebigen radioaktiven Abfall zu produzieren. Wie die Kernspaltung produziert sie keine Treibhausgase.
Tritiumknappheit hat Bedenken hinsichtlich der Realisierbarkeit der Deuterium-Tritium-Fusion geweckt.
„Um Tritium zu züchten, brauchen wir Lithium“, sagte Scott Hsu, leitender Fusionskoordinator des Energieministeriums, in seiner Zeugenaussage am 15. September.
Trotzdem können die Vorteile der Fusion ihren Boostern den Atem rauben.
Der Vorsitzende des Komitees, Joe Manchin (DW.V.), sagte seinen Kollegen, er glaube, dass die Fusionsenergie helfen könnte, den Weltfrieden herbeizuführen.
„Es gibt ein altes Sprichwort über Fusion. Sie sagen, es ist 30 Jahre entfernt und wird es immer sein. Aber ich glaube, das ist nicht mehr der Fall“, sagte das hochrangige Mitglied John Barrasso (R-Wyo.).
Schnelle Fortschritte schüren Hoffnung
Der Optimismus des Ausschusses wurzelt in den jüngsten wissenschaftlichen Durchbrüchen.
Ein Team des Lawrence Livermore National Laboratory schuf 2020 und 2021 das erste „brennende Plasma“. Dieses „brennende Plasma“ ist eines, bei dem die meiste Wärme im Plasma aus Fusionsreaktionen selbst stammt.
Im August 2021 gelang den Forschern von Lawrence Livermore die Zündung. Das bedeutet, dass die Energie, die aus der Fusionsreaktion stammt, die in sie eingespeiste Energie übersteigt.
Auch der Joint European Torus (JET) im Vereinigten Königreich setzte neue Maßstäbe. Es produzierte 59 Megajoule Energie, mehr als das Doppelte des vorherigen Rekords, den es 1997 aufgestellt hatte, als es 22 Megajoule Energie freisetzte.
„Die Fusionsenergie ist noch nicht so weit, den Bedarf an reichlich vorhandener sauberer Energie zu decken. Wir wissen jedoch, dass die Fusion das Potenzial hat, diese Energie für Jahrtausende bereitzustellen“, sagte Tim Luce, Leiter für Wissenschaft und Betrieb bei ITER.
„Während Fusion schon seit langem internationale Zusammenarbeit genießt und dies auch weiterhin tun sollte, machen Sie keinen Fehler, Fusion ist jetzt auch ein internationaler Wettbewerb“, sagte Hsu.
Die Redner betonten die „kühne dekadische Vision“ für Fusionsenergie, die Grundlage eines Gipfeltreffens des Weißen Hauses für Wissenschafts- und Technologiepolitik und des Energieministeriums im März. Hsu wurde bei diesem Treffen in seine derzeitige Rolle berufen.
Sen. Mazie Hirono (D-Hawaii) fragte nach der Sicherheit der Fusionsenergie.
Hsu merkte an, dass große Mengen an Tritium sicher eingeschlossen werden sollten.
„Die Gesamtmenge an radioaktivem Abfall aus einem typischen Fusionskraftwerk wird etwa 1.000-mal geringer sein als aus einer Kernspaltungsstation“, sagte Steven Cowley, Direktor des Princeton Plasma Physics Laboratory.
‘Wird das wirklich passieren?’
Sen. John Hoeven (RN.D.) hatte eine einfachere Frage, basierend auf jahrzehntelangen Versprechungen, die von Big Science gemacht, aber nicht immer eingehalten wurden: „Wird das wirklich passieren?“
Luce antwortete, dass ein Großteil des wissenschaftlichen Wissens bereits vorhanden sei.
„Wo wir die nächste Grenze brauchen, ist Technologie. Darin liegt das Rätsel und dort muss investiert werden“, fügte er hinzu.
Auf die gleiche Frage von Senator Angus King (I-Maine) angesprochen, sagte Mumgaard, dass die Vielfalt der erforschten technologischen Ansätze sowie die Investitionen des privaten Sektors in Höhe von mehreren Milliarden Dollar darauf hindeuten, dass echte Fortschritte erzielt wurden.
„Wir haben den Flug noch nicht gesehen. Aber wir haben Menschen gleiten sehen“, sagte er und verglich den Versuch zur Fusion mit dem Wettlauf um einen Flug, der schwerer als Luft ist.
Experten verteidigen internationale Zusammenarbeit
Senator Bill Cassidy (R-La.) fragte die Experten, wie sie Investitionen in ITER verteidigen könnten, da es möglicherweise „langsam voranschreitet und teurer wird“.
„Die USA zahlen 9 Prozent der Baukosten [and] 13 Prozent der Operationen. Sie erhalten 100 Prozent des Ergebnisses. Wenn sie das also selbst machen würden, müssten sie 100 Prozent bezahlen“, sagte Luce von ITER, die hinzufügte, dass das Projekt bereits im Gange sei.
Mumgaard von Commonwealth Fusion hatte seine eigene Antwort, die sich auf die positiven Beiträge eines etwas angeschlagenen Altunternehmens bezog: „Nur weil wir Boeing haben, heißt das nicht, dass wir den Bau von Windkanälen im öffentlichen Programm einstellen.“
Cowley von Princeton sagte Cassidy, dass ITER es den Forschern ermöglichen würde, genau zu untersuchen, was bei der Fusionsreaktion vor sich geht.
Weitere experimentelle Arbeiten könnten zu anderen Innovationen führen, sagte er und verwies auf das Potenzial für Erkenntnisse, die Fusionsreaktoren verkleinern könnten.
„Am Ende wird es eine Frage sein: ‚Ist die Leistung gut genug, um den Strom günstig genug zu machen?’ Und wir kennen die Antwort darauf noch nicht“, fügte er hinzu.
Geopolitische Implikationen
Barrasso fragte Luce, ob es China und Russland angesichts ihrer zunehmenden Kriegslust auf der Weltbühne gestattet werden sollte, sich weiterhin an der internationalen Fusionsforschung zu beteiligen.
Luce sagte, die Fusionsforschung habe traditionell eine friedliche gemeinsame Basis für ansonsten feindliche Länder geboten.
„Es gibt kein Waffenpotenzial für die magnetische Einschlussfusion“, fügte er hinzu.
Cowley bezeugte, dass China derzeit der größte Konkurrent der Vereinigten Staaten in der Fusionsforschung sei, und wiederholte damit Hsu’s Bemerkungen über den Wettbewerbscharakter auf diesem Gebiet.
„China investiert viel Geld in den Technologieaspekt“, sagte er.
Auch die Grenzen des restriktiven nuklearen Regulierungsrahmens der Vereinigten Staaten rückten in den Fokus.
Auf die Frage von Senator John Hickenlooper (D-Colo.) zu den Vorteilen anderer Länder bei der Fusionsforschung sprach Luce über Frankreichs relativ innovationsorientierten Ansatz bei der Nuklearregulierung.
ITER hat seinen Hauptsitz in Saint-Paul-les-Durance, Frankreich.
Senator Mark Kelly (D-Ariz.) fragte Hsu, ob Fortschritte bei Batterien in Kombination mit mehr Solarenergie ausreichen könnten, um die Notwendigkeit der Kernfusion zu beseitigen.
„Ich komme immer wieder darauf zurück, dass wir bis Mitte des Jahrhunderts mehr als 500, 600 Exajoule kohlenstofffreie Energie pro Jahr brauchen. Ehrlich gesagt weiß ich nicht, wie wir das ohne weitere Quellen liefern sollen“, antwortete Hsu.
Text ist eine Übersetzung vom Epoch Times Artikel:
