Innovation & Future Kernfusion: Winzige Teilchen, historische Challenges, riesige Hoffnungen

Kernfusion: Winzige Teilchen, historische Challenges, riesige Hoffnungen

Die Herausforderung ist klar, die Angst groß: Das Klima verändert sich. Weil Kraftwerke zu viele Emissionen ausstoßen, kommt es zu Hitzewellen, Stürmen und Starkregen. Die Zeit verstreicht, in der die Politik noch Schritte ergreifen kann, um die Erderwärmung auf unter 1,5 Grad Celsius zu begrenzen. Ob die Kernfusion dabei zum Deus ex Machina taugt? Demütig müsse man sein, wenn man auf diesem Feld arbeite, sagt Thomas Klinger. Menschen wie er möchten Bereiche der Wirklichkeit verstehen, die nichts mit der Welt zu tun haben, wie wir sie täglich erleben. Das Allerkleinste, Temperaturen jenseits des Stellaren, Sekundenbruchteile nahe am Nichts. Alles in diesen Dimensionen ist Neuland für den Menschen.

Die geheimnisvolle Macht

Es sind die Kräfte im Innersten der Materie, die Klinger, Freund und Hora zu zähmen versuchen. Bei der Kernfusion bringt man zwei Wasserstoffteilchen dazu, zu einem Helium-Atom zu verschmelzen. Etwas von der Kraft, die das Atom im Innersten zusammenhält, wird dabei frei. Der Mensch kann diese Kraft einfangen und elektrischen Strom erzeugen. Zumindest in der Theorie. Denn die Natur hat es eigentlich anders vorgesehen, die Atome stoßen einander unter normalen Bedingungen ab. Man muss sie mit unglaublicher Geschwindigkeit aufeinanderprallen lassen, damit sie eins werden. In der Sonne passiert das ständig. Aber um es hier auf der Erde geschehen zu lassen, braucht es Ingenieur:innenleistungen besonderer Art.

Die Fotos in diesem Artikel sind künstlerische Illustrationen von Michael Dziedzic

Am Rande der Stadt Greifswald. Zwischen dem Real-Supermarkt und einem weiten, grünen Feld steht ein großes Haus mit wellenförmig geschwungenem Dach, das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik. Hier erforscht Klinger, wie man das Feuer der Sonne nutzbar machen kann: Plasma. In einer großen Halle steht der Wendelstein 7-X. Benannt ist er nach dem Alpengipfel, denn das Institut hat seinen anderen Standort in Garching bei München.

„Hier bringen wir das Plasma in den Zustand, den es für die Fusion haben soll“, sagt Klinger. Plasma ist nichts anderes als ein Gas, das man so stark mit Energie vollpumpt, dass die Teilchen sich immer schneller bewegen. Sie sind schon bei einem gewöhnlichen Gas wie unserer Atemluft extrem weit voneinander entfernt. Aber die Luft ist dick, wenn man sie mit dem Plasma vergleicht. „Etwa 100 000-mal so dick“, erklärt Klinger. Das Feuer der Sterne ist auf den ersten Blick kaum mehr als ein Lichteffekt: Fast unsichtbar sei das Plasma, sagt Klinger. Nur ein bisschen rotes Flackern gäbe es zu sehen, wenn man in den Wendelstein 7-X hineinschauen könnte. Aber in diesem subtilen Feuer tun die Atome etwas, das sie sonst nicht tun: Sie prallen zusammen und werden eins. Sie fusionieren.

Die Erkenntnis-Maschine

Klinger hat sich auf die Erforschung der Kernfusion im Plasma spezialisiert. Denn die muss noch besser verstanden werden, um als Stromquelle nutzbar zu sein. Kernfusion als solche nämlich sei gar nicht kompliziert zu bewerkstelligen. „Das können Sie bei sich zu Hause mit einer selbst gebauten Maschine aus ganz einfachen Bauteilen machen, das ist trivial“, sagt der Physiker. Nur reicht es nicht aus, einzelne Kerne zur Fusion zu bringen. Denn weil die Atome kleiner als klein sind, kann bei jeder einzelnen Fusion nur eine Menge an Energie frei werden, die in menschlichen Maßstäben unbedeutend ist. Wer mit Kernfusion Lampen, Computer und Fabriken antreiben will, der braucht unglaublich viele Atome, die miteinander fusionieren. Unglaublich viele, das heißt „zehn hoch 20 Fusionsreaktionen pro Kubikmeter und Sekunde“, sagt Klinger.

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