Heilsversprechen der Wissenschaft – mal wieder die Kernfusion

Ein Witz, den fast jeder Physiker, egal welchen Alters bereits seit seinem Studium kennt, behandelt das altbekannte Heilsversprechen der Kernfusion. Sie sei die meistversprechende Technologie der Zukunft – und werde dies auch ewig bleiben. Bereits seit 60 Jahren versprechen die Plasmaphysiker, dass in ca. 50 Jahren mittels der Kernfusion nahezu beliebig viel billige, saubere und umweltschonende Energie zur Verfügung stehen wird. Nur blieb diese Zeitangabe seit Mitte des letzten Jahrhunderts mit fortschreitender Zeit bis heute immer bei 50 Jahren!

Zugleich erreichen uns immer wieder überraschende Meldungen, dass einer Gruppe von Wissenschaftlern mit einer jeweils ganz neuen Methode der Durchbruch bei der Kernfusion gelungen sei. Besonders gross war die Aufregung vor 25 Jahren, als zwei Chemiker behaupteten, auf elektrochemischem Weg an einer Palladium-Elektrode eine so genannte „kalte Fusion“ in Gang gesetzt zu haben. Dies liess kurz die Hoffnung aufkommen, dass uns schon bald eine praktisch unerschöpfliche Möglichkeit der Energieversorgung zur Verfügung stehen könnte. Eine Hoffnung, die sich als genauso trügerisch erwies wie die Ergebnisse der Forscher.

Nun konnten in den letzten Tagen interessierte Zeitgenossen – auf den hinteren Seiten der Tageszeitungen – wieder eine Schlagzeile zur Kernfusion lesen. Der als führendes Forschungsinstitut für Plasmaphysik bisher eher unbekannte US-Rüstungskonzern Lockheed Martin berichtet in wort- und posenreicher Aufmachung, dass es ihm in „vierjähriger Geheimarbeit“ gelungen sei, einen revolutionär neuen Typ von Fusionsreaktor zu entwickeln. Mit einem „radikal neuen Verfahren“ sei es möglich geworden, den bekannten und bisher schier unüberwindbar erscheinenden Problemen der Kernfusionstechnologie beizukommen. Mit grossen Worten und bunten Filmchen stellen die beteiligten Forscher schon den Bezug zur nahezu unendlichen Energiequelle unserer Sonne her und rufen das goldene Zeitalter nach der Lösung all unserer Energieprobleme aus. Es fällt schwer zu glauben, dass die Newcomer plötzlich die Lösung für ein Problem gefunden haben, an dem sich bereits zwei Generationen von Physikern die Zähne ausgebissen haben. Ausgeschlossen ist es natürlich nicht.

Dabei ist das Prinzip von Kernfusions-Kraftwerken im Prinzip recht einfach: Sie sollen Energie genau auf die Art und Weise produzieren, wie dies in der Sonne geschieht. Seit den 1930er Jahren wissen Physiker, dass unter sehr hohem Druck und hoher Temperatur Wasserstoff- zu Helium-Atomkernen verschmelzen. Dabei werden enorme Energiemengen frei– weitaus höhere als beim technisch bereits seit 50 Jahren verwendeten umgekehrten Vorgang mit schweren Atomkernen, die unter Energiefreisetzung gespalten werden. In der Praxis ist die kontrollierte Fusion von leichten Atomkernen allerdings nicht ganz so einfach (die unkontrollierte Fusion dagegen findet bereits seit den 50er Jahren Anwendung: in Wasserstoffbomben). Man muss die Wasserstoffkerne – genauer handelt es sich um die Isotope Deuterium und Tritium – in ein Vakuum-Gefäss einführen und dann in einer Art Mikrowelle auf sehr hohe Temperatur bringen. Dabei entsteht ein so genanntes Plasma, in welchem die Atome von ihren Elektronen befreit und damit elektrisch geladen sind. Die Zieltemperatur, bei der der gewünschte Fusionsprozess stattfindet, liegt bei unvorstellbaren 100 Millionen Grad. Soweit so gut und technisch noch verhältnismässig leicht machbar. Nun muss dieses Plasma aber in Schach gehalten werden, da es bei Berührung mit den Behälterwänden sofort wieder abkühlt, womit die Fusion unterbrochen wird. Dazu dienen enorme Magnetfelder. Diese zu erzeugen und aufrecht zu erhalten, ist die technologische Herausforderung, die gemeistert werden muss und an welcher Top-Wissenschaftler in aller Welt bereits seit Jahrzehnten arbeiten. Bisher allerding mit eher mässigem Erfolg – dafür aber umso mehr Kosten. Nichtsdestotrotz sind die Physiker guter Hoffnung (man könnte meinen, Optimismus ist geradezu eine notwendige Charaktereigenschaft dieses Menschenschlags): Der von einem internationalen Konsortium gebaute Versuchsreaktor „Iter“ im französischen Cadarache soll ab 2030 mit ersten Ergebnissen aufwarten. Frühestens ab 2040 rechnen die Forscher mit einem nennenswerten netto Strom-Output .

Mit einer neuen Anordnung der Magnete wollen die amerikanischen Rüstungsingenieure nun eine Möglichkeit gefunden haben, den Rektor „zehnmal effizienter“ zu machen als die bisherigen Konstruktionen. Er liesse sich bei gleicher Leistung dann zehnmal kleiner bauen, was in der Tat ein enormer Durchbruch wäre. Bei genauerer Betrachtung sticht den Experten allerdings zweierlei sofort ins Auge: Erstens ist die Idee so neu gar nicht. Sie läuft unter dem Namen „magnetic cusp“ und wurde bereits in den 80er Jahren verworfen, da zu viele der hochenergetischen Teilchen das Plasma verlassen können, was die Energiebilanz eines darauf beruhenden Reaktors negativ werden lässt. Zum anderen führt die so „radikal neue“ Anordnung der Magnete dazu, dass sich das Plasma selbst zu schnell abkühlen wird.

Man hat also wirklich allen Grund auch bei diesem Durchbruch in der Kernfusionsforschung skeptisch zu sein. So muss man sich fragen, was Lockheed eigentlich beabsichtigt. Handelt es sich nur um einen gross angelegten Marketing-Gag? Schliesslich geht es um viel Geld: Lockheed wirbt um Kooperationspartner und damit um Finanzierung. Es wäre auch nicht das erste Mal, dass auf den Topf öffentlicher Steuergelder geschielt wird. Dies sicher nicht zu Unrecht, denn stände uns diese Technologie eines Tages tatsächlich zur Verfügung, so würde dies einen gesellschaftlichen Paradigmenwechsel darstellen: Wären wir eines Tages tatsächlich in der Lage, Energie wie die Sonne zu produzieren, so wäre dies nicht nur ein technologischer Sprung, sondern auch ein zivilisatorischer, vielleicht sogar bedeutender als die Erfindung der Dampfmaschine, welche unsere Gesellschaft vor 250 Jahren komplett umzukrempeln begann.

Das ist dann auch die Lockheed Sales-Story. Dass heutzutage zur Wissenschaft auch ein cleveres Marketing gehört, ist uns spätestens mit dem „Human Brain Projekt“ klar und deutlich vor Augen geführt worden. Doch das ist ein Thema für einen ganz neuen Blog.