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Illusion Kernfusion – Der Traum von der besseren Atomenergie

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Zehn Jahre nach Fukushima und dem beschlossenen Atomausstieg ruhen Hoffnungen auf Energie aus Kernfusion. Sie soll sicher und sauber sein. Doch die Forschung daran kommt nicht voran.

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EU-Etat für Energieforschung: fast die Hälfte geht in die Fusionsforschung

Spätestens Ende 2022 müssen die letzten Reaktoren vom Netz gehen. Damit endet – 60 Jahre nach ihrem Beginn – die Ära der kommerziellen Kernspaltung. Doch der Glaube an die Energiegewinnung aus Kernfusion lebt weiter. Denn im französischen Cadarache fiel im Juli 2020 der feierliche Startschuss für die Endmontage des International Thermonuclear Experimental Reactor, kurz ITER.

Das Projekt geht auf eine Vereinbarung von François Mitterrand mit Ronald Reagan und Michail Gorbatschow aus dem Jahr 1985 zurück. Neben den USA und Russland gehören die gesamte Europäische Union, Großbritannien, China, Indien, Japan, Südkorea und die Schweiz zu dem Konsortium, das für den Bau bereits über 20 Milliarden Euro aufgewendet hat. Die EU stellt für die Fusionsforschung fast die Hälfte ihres gesamten Energieforschungsetats zur Verfügung.

Für Kernfusion notwendiges Material gibt es nicht in unserem Sonnensystem

Bis heute hat die Fusionsforschung für mindestens vier Grundsatzprobleme allerdings keine Lösung:

  1. In allen Experimenten konnte die Kernfusion nur für Sekunden aufrecht erhalten, statt für Stunden, wie es für eine Nutzung notwendig wäre.
  2. Wie genau einer der notwendigen Stoffe, Tritium, in einem Reaktor hergestellt werden kann, ist nicht klar.
  3. Für den Bau bräuchte man zudem ein Material, welches 200 Millionen Grad heißes Plasma und kontinuierlichen Neutronen-Beschuss aushält. Physiker halten es für unmöglich, ein Material auf der Erde oder in unserem Sonnensystem zu finden, dass diese Bedingungen gleichzeitig erfüllt.
  4. Außerdem muss die enorme Hitze der Fusion abgeleitet werden.
Innenansicht eines experimentellen Fusionsreaktors in Hefei, China: mit Metall verkleidete Wände erinnern an die Form eines Gugelhupfs von innen (Foto: Imago, IMAGO / Xinhua)
Innenansicht eines experimentellen Fusionsreaktors in Hefei, China: mit Metall verkleidete Wände erinnern an die Form eines Gugelhupfs von innen Imago IMAGO / Xinhua

Trotzdem soll die Realisierung der Kernfusion in spätestens 30 Jahren so weit sein. Dieses Versprechen begleitet die Fusionsforschung seit den 1960er-Jahren. Zyniker sprechen von der "Fusionskonstante". Denn auch heute noch erwarten selbst die größten Optimisten die erste Stromerzeugung aus einem Fusionskraftwerk in frühestens 30 Jahren.

30 Jahre deutsche Plasmaforschung

Bis heute hat die Fusionsforschung weltweit noch keine einzige Kilowattstunde Strom erzeugt, für ihre Experimente aber schon enorm viel Strom verbraucht. Allein der Leistungsbedarf des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Garching ist etwa so hoch wie halb München. Es ist die mit Abstand größte deutsche Forschungseinrichtung zur Kernfusion. Seit 30 Jahren wird hier mit Plasmen experimentiert, der Grundvoraussetzung jedes Fusionsreaktors. ASDEXupgrade heißt die Anlage von der Größe eines Einfamilienhauses. Gewaltige Spulen umschließen darin eine Vakuumkammer in der Form eines ausgehöhlten Gugelhupfes.

50 Millionen Grad in Garching reichen nicht zur Kernfusion, aber zur Forschung

Plasmen sind sehr dünne und extrem heiße Gase, in denen sich die Atomkerne aus ihren Elektronenhüllen lösen. Der Physiker Gerhard Raupp hat sein gesamtes Berufsleben mit Plasmaforschung verbracht. In der Garchinger Vakuumkammer wird das Gas mit elektromagnetischer Strahlung auf 50 Millionen Grad erhitzt – viel zu kalt für eine Kernfusion. Sie würde erst bei einer sehr viel höheren Temperatur beginnen. Aber darum geht es in Garching auch gar nicht.

In Garching wird erforscht, wie sich ein Plasma erzeugen und über einige Zeit stabil halten lässt. Für einen Energieüberschuss wäre aus physikalischen Gründen eine wesentlich größere Plasmakammer erforderlich. Und die wird in Cadarache gebaut.

ITER Testreaktor für Kernfusion im Bau im südfranzösischen Cadarache, 2020 erfolgte der Startschuss für die Endmontage (Foto: Imago, IMAGO / PanoramiC)
ITER-Testreaktor für Kernfusion im Bau im südfranzösischen Cadarache; 2020 erfolgte der Startschuss für die Endmontage Imago IMAGO / PanoramiC

Startups wollen Fusionskraftwerk bereits 2030 ans Netz bringen

750 Millionen Dollar hat das kalifornische Startup TAE Technologies unter anderem bei der Google-Mutter Alphabet eingesammelt, um auf eigene Faust schon 2030 ein Fusionskraftwerk ans Netz zu bringen. Mit ähnlichen Versprechen hat sich in den vergangenen Jahren ein ganzes Dutzend Startups gegründet. Zu den Risikokapitalgebern gehören die reichsten Menschen der Welt.

Auch Susanne Klatten, BMW-Großaktionärin und reichste Frau Deutschlands, hatte sich an einem solchen Startup mit dem Namen Marvel Fusion beteiligt, zu deutsch "Wunder-Verschmelzung". Schon 2028 will das Münchener Unternehmen ein Demonstrationskraftwerk im oberbayrischen Penzberg in Betrieb nehmen, eine Investition von 1,5 bis 2 Milliarden Euro. Das hatten Vertreter des Unternehmens Ende 2020 bei der Bewerbung um ein Grundstück im Penzberger Gewerbegebiet versprochen. Kurz danach ist Susanne Klatten allerdings wieder ausgestiegen.

Während Atomkraftgegner*innen die Abschaltung von Block 2 des Atomkraftwerk Philippsburg 2019 feiern, ruft der Verein Nuklearia, der Atomkraft als Lösung für die Klimakrise ansieht, zur Demonstration mit Schildern wie "Atomkraft - ja bitte!" (Foto: Imago, IMAGO / Jannis Große)
Während Atomkraftgegner*innen die Abschaltung von Block 2 des Atomkraftwerk Philippsburg 2019 feiern, ruft der Verein Nuklearia, der Atomkraft als Lösung für die Klimakrise ansieht, zur Demonstration Imago IMAGO / Jannis Große

Jede Überprüfung des ITER-Projektes wurde vom Bundestag abgelehnt

Als der Physiker Gerhard Raupp sein Berufsleben 1988 mit dem Aufbau von ASDEXupgrade in Garching begann, glaubte man, dass der erste Fusionsreaktor 30 Jahre entfernt wäre. So ist es noch heute. Frustriert klingt der Gerhard Raupp trotzdem nicht. Er hofft, das Plasma in weniger als 50 Jahren erzeugen zu können.

Auch der Kernphysiker Michael Dittmar steht kurz vor der Rente. Seine Bilanz der jahrzehntelangen Arbeit am internationalen Forschungsreaktor ITER lautet allerdings anders. Nachdem man seit 1985 keinen Schritt weitergekommen sei in der Forschung und diese über 20 Milliarden Euro verschlungen hat, schlug Michael Dittmar vor, diese Punkte in einer offenen und ehrlichen Diskussion zu diskutieren.

Darauf hatte 2019 auch die grüne Bundestagsfraktion gehofft, als sie Michael Dittmar mit der Erstellung eines ausführlichen Gutachtens zum ITER-Projekt beauftragte. Doch das Ergebnis war ernüchternd: Alle Anträge auf Überprüfung der Milliardenausgaben wurden von der Koalitionsmehrheit im Bundestag abgelehnt. Und auch das Presse-Echo war winzig: ein Artikel in der Tageszeitung taz und einige kleine Meldungen in anderen Medien. Doch zehn Jahre nach dem Atomausstieg ist es Zeit, auch den Traum von der besseren Atomkraft, die Illusion Kernfusion, zu beenden.

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