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Wissenschaftler begrüßen die Kernfusion als „Meilenstein“ – aber es kann Jahrzehnte dauern, bis ihre Vorteile sichtbar werden


„Die vielleicht größte Herausforderung von allen ist, ob die USA die Weitsicht und den Willen haben, voranzukommen“, sagte Meade.

Die Financial Times berichtete am Sonntag erstmals über den Forschungsdurchbruch. Eine Person, die mit den Ergebnissen vertraut ist, bestätigte gegenüber POLITICO, dass das DOE bekannt geben wird, dass sein Lawrence Livermore National Laboratory Laser verwendet hat, um eine Fusionsreaktion zu erzeugen, die 1,2-mal mehr Energie erzeugt, als für ihre Erzeugung benötigt wurde.

Wenn sich Berichte über die Ergebnisse des Experiments als richtig erweisen, „ist es eines der größten wissenschaftlichen Ergebnisse der letzten 20 bis 30 Jahre“, sagte Gianluca Sarri, Professor an der Queen’s University Belfast, der Laser- und Plasmaphysik erforscht. Aber selbst dann sei die Hoffnung auf ein Fusionskraftwerk noch mehr als ein Jahrzehnt entfernt, sagte er.

Fusion, die extreme Hitze verwendet, um zwei Atome zu verbinden und als Nebenprodukt riesige Mengen an Energie zu erzeugen, ist der Motor, der die Sonne und die Sterne sowie fortschrittliche thermonukleare Waffen antreibt. Im Gegensatz zu bestehenden Kernkraftwerken, die Wärme aus einer Kettenreaktion der Spaltung von Atomen in einem als Kernspaltung bezeichneten Prozess nutzen, erzeugen Fusionsreaktoren keine große Menge radioaktiver Abfälle oder bergen die Gefahr von Kernschmelzen. Seit den 1950er Jahren haben Befürworter der Technologie behauptet, dass die Fusion eines Tages Energie produzieren könnte, die billig und im Wesentlichen unbegrenzt ist.

Es war jedoch schwierig zu zeigen, dass ein Fusionsreaktor überhaupt ein praktisches Ziel ist. Vor etwas mehr als einem Jahr gab die National Ignition Facility von Lawrence Livermore jedoch bekannt, dass sie sich endlich dem Schritt nähert, eine Fusionsreaktion zu erzeugen, die eine positive Nettoenergiemenge erzeugt.

Damit bleiben noch viele enorme technologische und regulatorische Herausforderungen, wie z. B. die Suche nach Wegen, die beim Fusionsprozess freigesetzte Energie in Strom umzuwandeln.

Der frühere Rep. Rush Holt (DN.J.), ein Physiker, der stellvertretender Direktor des Princeton Plasma Physics Lab war, sagte in einem Interview, dass er die Nachricht vom Durchbruch „technisch interessant finde, aber ich bin skeptisch, was seine Praktikabilität betrifft. ”

Und der ungewisse Zeitplan der Fusion bedeutet, dass sie wahrscheinlich nicht dazu beitragen wird, die Ziele der Biden-Regierung zu erreichen, in diesem Jahrzehnt Maßnahmen zu ergreifen, um die schlimmsten Auswirkungen des Klimawandels abzuwehren. Das neue Klimagesetz von Präsident Joe Biden sieht massive Anstrengungen vor, um einen Großteil der USA auf Elektroautos und -lastwagen umzustellen, die Quellen kohlenstofffreier Wind- und Sonnenenergie zu erweitern und das Stromnetz aufzurüsten, um erneuerbare Energie im ganzen Land zu transportieren – Anstrengungen, die erforderlich wären fortzusetzen, unabhängig davon, was mit der Fusionsforschung passiert.

„Wir müssen mit der Technologie, die wir haben, so viel saubere Energie wie möglich einsetzen“, sagte Adam Stein, Direktor für Nuklearenergieinnovation am Breakthrough Institute des Klimaforschungszentrums. „Wir können es kaum erwarten, dass die Fusion den kommerziellen Bereich betritt, um dies zu tun. Das bedeutet nicht, dass die Fusion später nicht sehr wichtig sein wird. Aber es braucht noch viel politische Hilfe.“

Diese Hilfe, sagte Stein, beinhaltet einen konsequenten Fokus auf Fusionsforschung und -entwicklung durch zukünftige Regierungen.

Sogar private Entwickler von Fusionsenergie sagen, dass der Durchbruch – obwohl bedeutend – mit den Erwartungen der Industrie übereinstimmt und den Zeitplan für die kommerzielle Nutzung nicht unbedingt beschleunigt.

„Wir haben das kommen sehen. Wir bewegen uns schrittweise in diese Richtung“, sagte Mike Donaldson, Vizepräsident des Fusionsentwicklungsunternehmens General Fusion. „Also glaube ich nicht, dass dies tatsächlich Jahre aus der Zeitleiste entfernt.“

Die Fusionsindustrie hat geschätzt, dass der Einsatz von Kernfusionsprojekten in den frühen 2030er Jahren beginnen würde, obwohl die Industrie nicht unbedingt an ihren Zeitplänen festhält. Im Jahr 2012 prognostizierte der Direktor der National Ignition Facility, dass die Fusionstechnologie in 10 Jahren kommerziell rentabel sein würde, also ungefähr jetzt.

Donaldson betonte, dass die Arbeit des Labors bedeutend ist, um zu beweisen, dass die Kernwissenschaft solide ist. Aber er sagte, die Entwickler müssten den nächsten Schritt beweisen: „Was jetzt wirklich an uns liegt, ist, darauf aufzubauen, um praktische stromerzeugende Maschinen herzustellen.“

Alle Ergebnisse, die das DOE präsentiert, müssen wiederholbar sein, um wissenschaftlich berücksichtigt zu werden, sagte Ed Lyman, Direktor für Kernenergiesicherheit bei der Union of Concerned Scientists. Es bleiben auch Fragen zur Sicherheit von Fusionsreaktoren, da Tritium, einer der Hauptbrennstoffe in Fusionsreaktoren, radioaktiv ist und der Fusionsprozess selbst gefährliche Mengen an Hitze und Druck erzeugt, sagte Lyman.

„Die Dinge nicht herunterzuspielen, wenn sie es tatsächlich getan haben, aber es einfach mit einem großen Salzkorn zu nehmen“, sagte Lyman. „Es wird mehr als ein bisschen spät sein, die Dekarbonisierung zu erreichen. Wir müssen das wirklich in den nächsten ein oder zwei Jahrzehnten tun, und selbst die optimistischsten Schätzungen würden bis in die 2040er Jahre keine Fusionskraft haben.“

Die gute Nachricht ist, dass sowohl Regierungen als auch private Unternehmen jetzt Geld in die Entwicklung der Fusion zu einer praktikablen Technologie stecken, sagte Sarri, Professor aus Belfast. .

Er nannte den gemeldeten DOE-Meilenstein wichtig. „Es ist wahr, dass es sich um einen Proof of Concept handelt, aber es ist das erste Mal, dass wir die Produktion mit dieser Methode demonstrieren“, sagte Sarri. „Von hier bis zu einem echten Kraftwerk wird es noch einige Zeit dauern.“

Noch bevor die Technologie bereit ist, hat der Kongress Schritte unternommen, um die bundesstaatliche Genehmigung kommerzieller Fusionsreaktoren zu ermöglichen – ein Regulierungsprozess, der für bestehende Spaltreaktoren bekanntermaßen langwierig und langsam ist.

Das Nuclear Energy Innovation and Modernization Act von 2019 weist die Nuclear Regulatory Commission an, bis 2027 einen Genehmigungsrahmen für fortgeschrittene Reaktoren zu schaffen – eine Definition, die Fusion einschließt. Laut Stein ist die Kommission auf dem besten Weg, einen Rahmen innerhalb dieses Zeitrahmens fertigzustellen.

Ein Sprecher des NRC sagte, die Mitarbeiter entwickeln regulatorische Optionen, die die Kommissare in Betracht ziehen sollten, und eine Abstimmung werde „Anfang nächsten Jahres“ erwartet.

Matt Daily hat zu diesem Bericht beigetragen.