Die Montage der letzten magnetischen Spule des stärksten Kernfusionsreaktors der Welt ist endlich abgeschlossen, aber die Inbetriebnahme ist erst in 15 Jahren geplant. Der ITER-Reaktor, das Herzstück dieses gigantischen Projekts, bringt ebenso viele Hoffnungen wie Herausforderungen mit sich.
Querschnitt des ITER-Tokamaks mit seinem Gebäude.
Bild Wikimedia
Ursprünglich sollten die ersten Tests des ITER-Kernfusionsreaktors im Jahr 2020 beginnen. Der Reaktor, der aus 19 riesigen Spulen besteht und mehrere toroidale Magnete bildet, soll erst 2034 Energie erzeugen und bis 2039 eine positive Energiebilanz erreicht haben. Dieses neue Datum verschiebt das mögliche Eintreten der Kernfusion als Antwort auf aktuelle Klimaprobleme weiter in die Zukunft.
Das ITER-Projekt ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit von 35 Ländern, darunter alle EU-Mitgliedstaaten, Russland, China, Indien und die Vereinigten Staaten. Der Reaktor beherbergt den stärksten Magneten der Welt, der ein Magnetfeld erzeugen kann, das 280.000 Mal stärker ist als das Feld, das die Erde schützt. Diese technologischen Meisterleistungen sind jedoch mit hohen Kosten verbunden: Das ursprüngliche Budget von 5 Milliarden Dollar ist auf über 22 Milliarden Dollar gestiegen, mit zusätzlichen 5 Milliarden zur Deckung unvorhergesehener Kosten.
Die Kernfusion, der Prozess, der die Sterne antreibt, wird seit mehr als 70 Jahren angestrebt. Durch die Verschmelzung von Wasserstoffatomen zu Helium unter extrem hohen Drücken und Temperaturen erzeugen Sterne enorme Mengen an Energie, ohne Treibhausgase oder langlebigen radioaktiven Abfall zu produzieren. Es stellt sich jedoch als äußerst schwierig heraus, diese Bedingungen auf der Erde nachzubilden.
Tokamak-Reaktoren, das häufigste Design, arbeiten, indem sie Plasma stark erhitzen und es dann in einer ringförmigen Kammer mit starken Magnetfeldern einschließen. Es ist eine enorme Herausforderung, dieses turbulente und stark erhitzte Plasma lange genug stabil zu halten, damit die Fusion stattfinden kann. Seit der ersten Konzeption eines Tokamaks durch Natan Yavlinsky im Jahr 1958 hat kein Reaktor mehr Energie produziert, als er verbrauchte.
Die Hauptschwierigkeit besteht darin, ein Plasma heiß genug zu beherrschen, damit die Fusion stattfindet. Fusionsreaktoren erfordern viel höhere Temperaturen als die der Sonne, da sie bei viel niedrigeren Drücken arbeiten müssen als im Kern der Sterne.
Diese Temperaturen zu erreichen, ist relativ einfach, aber das Plasma so zu halten, dass es den Reaktor nicht beschädigt oder die Fusionsreaktion stört, ist extrem komplex und erfordert den Einsatz starker Magnetfelder.