Fünf Minuten Physik

Gezähmte Sonne als Kraftwerk

Seit Jahrzehnten versuchen Forscher, die Kernfusion zu zähmen: Der Prozess, der unsere Sonne versorgt und sie leuchten lässt, funktioniert auf unserem Planeten nämlich bisher nur im kriegerischen Sinne: In einer Wasserstoffbombe werden Wasserstoffatome miteinander fusioniert.

Foto: rf / B2163_Consolidated_National_Arch

Kernkraftwerke gewinnen Energie durch das Spalten von Atomkernen. Deren Bruchstücke besitzen nämlich in der Summe weniger Masse als das Ausgangsatom. Die Differenz wird als Energie freigesetzt und letztendlich in Elektrizität umgewandelt.

Dies gilt jedoch nur für schwere Atome wie beispielsweise Uran. Bei leichten Atomen wie Wasserstoff ist es genau andersherum. Da kann Energie gewonnen werden, indem Atome miteinander zu größeren Atomen verschmolzen werden. Diese sogenannte Kernfusion ist der Prozess, der unsere Sonne und alle anderen Sterne mit Energie versorgt und sie leuchten lässt.

Längst wurde das Sonnenfeuer auf die Erde geholt – allerdings bislang nur für kriegerische Zwecke. In einer Wasserstoffbombe werden Wasserstoffatome miteinander fusioniert. Die dabei frei werdende Energie übertrifft sogar die von Atombomben, die wiederum durch Spaltung schwerer Atome freigesetzt wird.

Bislang gibt es das zivile Analogon zur Wasserstoffbombe noch nicht. Doch seit Jahrzehnten versuchen Forscher, die Kernfusion zu zähmen und kontrolliert in einem Reaktor ablaufen zu lassen. Zahlreiche Fusionsforschungsreaktoren wurden bislang gebaut, und der bislang größte – der sogenannte Iter – entsteht gerade in Cadarache in Südfrankreich.

Noch ist offen, ob sich die großen technischen Probleme meistern lassen, die bislang eine Realisierung von Strom liefernden Fusionskraftwerken unmöglich gemacht haben. Schließlich entstehen im Inneren eines Fusionsreaktors extrem hohe Temperaturen von mehreren Millionen Grad Celsius. Keine materielle Wand würde diese Hitze überstehen, sodass das Sonnenfeuer berührungslos brennen muss – allein gefangen mithilfe magnetischer Kräfte. Besonders schwierig ist das Auskoppeln der freigesetzten Energie. Die wird nämlich vorwiegend in Form schneller Neutronen abgegeben, die in die umgebenden Wände rasen und diese erwärmen. Von dort bis zu einem Strom liefernden Generator ist es kein einfacher Weg.