Der Sonne näher Laserfusions-Experten melden einen Durchbruch

Redakteur: Peter Königsreuther

Ein Gramm Wasserstoff statt 10 Tonnen Kohle! So lautet die Heilsbotschaft, die mithilfe der Laserfusion Wirklichkeit werden könnte. Experten sind diesem Traum nun näher gekommen.

Durchbruch! Blick in den Laserverstärker am Lawrence Livermore National Laboratory, wo jetzt in der laserbasierten Fusionsforschung eine hohe Hürde genommen werden konnte. Der Break-Even-Point sei energietechnisch quasi erreicht.
Durchbruch! Blick in den Laserverstärker am Lawrence Livermore National Laboratory, wo jetzt in der laserbasierten Fusionsforschung eine hohe Hürde genommen werden konnte. Der Break-Even-Point sei energietechnisch quasi erreicht.
(Bild: TU Darmstadt)

Professor Markus Roth, von der TU Darmstadt, ist als Physiker und Laserfusions-Experte bei diesem Durchbruch beteiligt. Er schickt voraus, um was es dabei geht: „Im Kern der Sonne herrschen Temperaturen von mehreren Millionen Grad. Und das bei einem Druck, der 200 Milliarden mal höher ist als der Luftdruck auf der Erde. Dabei verschmelzen Wasserstoffkerne zu Heliumkernen, wodurch die enorme Strahlungsenergie der Sonne freigesetzt wird.“ Wenn es gelingen würde, ein Kraftwerk zu bauen, das auf dem Prinzip dieser Kernfusion basiert, könnte man aus einem Gramm Wasserstoff genauso viel Strom erzeugen wie mit rund zehn Tonnen Kohle, betont der Forscher aus Darmstadt. Roth und sein Team haben den Laser, der bei diesem Experiment verwendet wurde, mitgebaut. Da wird es dem Klimawandel doch enger um den überhitzten Kragen. Das Ziel ist nun etwas näher gerückt. Das ist passiert:

Kernfusions-Experiment energetisch am Break-Even-Point

Am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien ist es zu einem Durchbruch in der Fusionsforschung gekommen, heißt es. Denn erstmals konnte fast genau so viel Energie erzeugt werden, wie Laserenergie für den Prozess nötig war – und zwar 1.300 Kilojoule.

Dies ist laut Meinung von Roth ein Meilenstein in der Fusionsforschung mit Lasern. Dieser Erfolg werde die weitere Forschung an der Fusion zur Energiegewinnung stark beflügeln. Das Ergebnis ist besonders für die zivile Nutzung von Interesse, heißt es. Denn bei allen bisherigen Versuchen verhinderten Instabilitäten oder eine Asymmetrie im Strahlungsfeld eine Zündung der Fusionsprozesse. Die großartigen Fortschritte der letzten Jahre, die zum besseren Verständnis der Laser-Plasma-Wechselwirkung in dem Experiment beigetragen haben, ermöglichten, dass am 8. August rund zehnmal mehr Energie durch die Fusion erzeugt werden konnte als jemals zuvor. Dieser Sprung entspreche im Prinzip einem sogenannten Break-Even-Point.

So hat es ausgesehen, als am 8. August höchstwahrscheinlich physikalische Geschichte geschrieben wurde. Denn erstmals hat man bei der sogenannten Trägheitsfusion genauso viel Energie erzeugt, wie man mit dem Laser hineingesteckt hat. Darmstädter Forschende um Prof.-Dr. Markus Roth waren daran beteiligt.
So hat es ausgesehen, als am 8. August höchstwahrscheinlich physikalische Geschichte geschrieben wurde. Denn erstmals hat man bei der sogenannten Trägheitsfusion genauso viel Energie erzeugt, wie man mit dem Laser hineingesteckt hat. Darmstädter Forschende um Prof.-Dr. Markus Roth waren daran beteiligt.
(Bild: Roth)

So bereitet man in Kalifornien die Zukunft der Energieversorgung vor

Bei der sogenannten Trägheitsfusion, wie sie am Lawrence Livermore National Laboratory verfolgt wird, befindet sich eine etwa zwei Millimeter messende Kapsel, die mit den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium gefüllt ist, im Inneren eines etwa einen Zentimeter langen, hohlen Metallzylinders, erklärt Roth. Von beiden Enden des Zylinders strahlen jeweils 96 Laser in den Hohlraum. Sie erzeugen im seinem Inneren ein extremes Strahlungsfeld. Dieses verdampft die Außenseite der Kapsel und das Innere der Kapsel wird zum Zentrum hin beschleunigt. Dort treffen alle Teile des Deuterium- und Tritium-Brennstoffs mit eine Geschwindigkeit von 300 bis 400 Kilometern pro Sekunde aufeinander. Das erzeugt die nötige Dichte und Temperatur, damit die Atomkerne miteinander verschmelzen können. Das dabei entstehende Helium heizt den Mix nun weiter auf und erlaubt es, dass ein bestimmter Anteil dieses Brennstoffs verschmelzen kann, bis dieser schließlich wieder auseinander fliegt. Bei diesem Prozess werden große Mengen Energie freigesetzt.

Das genau machen die Darmstädter Fusionsforscher dabei noch

Die Fusionsforschenden an der TU Darmstadt arbeiten an der zivilen Nutzung der Fusion mit dem Lawrence Livermore National Laboratory zusammen. Dabei verfolgen die Darmstädter das Prinzip des „direct-drive“, bei dem die Kapsel direkt von Laserstrahlen getrieben wird. Das gilt als ein vielversprechender Ansatz für eine wirtschaftliche Energieproduktion, ist aber unbrauchbar für militärische Aktivitäten, betonen die Beteiligten. Die TU Darmstadt hat darüber hinaus ein Verfahren entwickelt, mit dem kleinere Laseranlagen mit höherem Energiegewinn den Weg zur sauberen, sicheren und zuverlässigen Energieversorgung ebnen könnten. Dieses Prinzip, die sogenannte „schnelle Zündung“. Sie wurde in Darmstadt entwickelt und werde bei Forschergruppen in aller Welt aktuell verfolgt.

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