Kernreaktor im Desktop-Scale: Revolution in der Radiovoltaik

Die Kernfusion gilt seit Jahrzehnten als Energiequelle der Zukunft – doch der Weg zur nutzbaren Elektrizität bleibt schwierig. Während Fusionsreaktionen selbst vergleichsweise leicht erzeugt werden können, scheitert es oft an der effizienten Umwandlung der Energie in Strom. Ein US-Startup will genau hier ansetzen. Mit neuartigen Materialien könnte es gelingen, einen entscheidenden Engpass der Branche zu überwinden.

Das eigentliche Problem der Fusion

Fusionsreaktionen setzen enorme Energiemengen frei, indem sie leichte Atomkerne zu schwereren verschmelzen. Technisch ist das längst kein unlösbares Problem mehr – selbst einfache Versuchsaufbauten zeigen, dass Fusion grundsätzlich funktioniert. Doch die Energieausbeute bleibt begrenzt, da sie meist über den Umweg von Hitze, Wasser und Dampfturbinen gewonnen wird. Diese Methode ist ineffizient und nutzt maximal rund 60 Prozent der erzeugten Energie.

Radiovoltaik statt Dampfturbine

Das US-Unternehmen Avalanche Energy verfolgt deshalb einen anderen Ansatz: sogenannte Radiovoltaics. Ähnlich wie Solarzellen wandeln sie Strahlung direkt in Elektrizität um. Das Problem bisher: Die Materialien sind anfällig für Strahlungsschäden und liefern nur geringe Leistungen. Mit einer Förderung von DARPA in Höhe von 5,2 Millionen Dollar will das Unternehmen diese Technologie nun entscheidend verbessern.

Kernbatterien als Testfeld

DARPA interessiert sich vor allem für den Einsatz in Kernbatterien, die Energie aus radioaktivem Zerfall – etwa von Polonium – gewinnen. Solche Batterien könnten Satelliten, Raumsonden oder militärische Systeme über lange Zeiträume zuverlässig versorgen. Für Avalanche ist das mehr als nur ein Nebenprojekt: Die dabei entwickelten Materialien könnten direkt in Fusionsreaktoren eingesetzt werden.

Desktop-Scale-Fusion und Alpha-Strahlung als Chance

Ein zentrales Element der Strategie ist ein sogenannter Desktop-Scale-Fusionsreaktor – also ein kompakter Reaktor in Schreibtischgröße, der perspektivisch Dieselgeneratoren in abgelegenen Militärbasen ersetzen könnte. Sowohl in solchen Reaktoren als auch in Kernbatterien entstehen Alpha-Teilchen – hochenergetische Strahlung, die normalerweise Materialien beschädigt. Avalanche arbeitet daran, diese Energie gezielt einzufangen. Eine spezielle Beschichtung im Reaktor könnte die Teilchen absorbieren, in Strom umwandeln und gleichzeitig die Reaktorwand schützen.

Der Wettlauf zum Durchbruch

Die gesamte Branche arbeitet auf ein Ziel hin: den sogenannten Breakeven-Punkt, bei dem mehr Energie erzeugt als verbraucht wird. Die direkte Nutzung von Alpha-Strahlung könnte diesen Punkt schneller erreichbar machen. Unterstützt durch weitere Fördermittel der US Air Force will Avalanche seine Materialentwicklung zusätzlich beschleunigen.

Neue Rolle in der Industrie

Sollte der Ansatz erfolgreich sein, könnte Avalanche nicht nur eigene Reaktoren bauen, sondern auch andere Fusionsunternehmen mit seiner Technologie beliefern. Damit würde sich ein neuer Trend verstärken: Spezialisierte Zulieferer könnten zu entscheidenden Akteuren im Rennen um die kommerzielle Fusion werden.