Die gute Kernenergie

17. März 2011 14:04; Akt: 19.03.2011 14:15 Print

Machen wir es wie die Sonne

von Kian Ramezani - Die Kernfusion könnte die angeschlagene Atomenergie rehabilitieren. Die Verschmelzung von Atomkernen gilt als sicher, sauber und setzt enorme Energiemengen frei.

Die Kernfusion ist der Antrieb des Universums. Wenn es der Menschheit gelingt, sie technisch zu meistern, wären auch die Energieprobleme der Erde gelöst. (Video: Youtube/Arte)
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Dass der Mensch die Technik nicht mehr kontrollieren kann, die er selbst geschaffen hat, war bisher Stoff für Science-Fiction-Filme. Jetzt ist es Realität geworden. Die Ratlosigkeit und Ohnmacht der japanischen Techniker in Fukushima führen der Welt einmal mehr und auf drastische Weise die enormen Risiken der Kernenergie vor Augen.

Dieser jüngste Super-GAU muss indes nicht das Ende der Kernenergie bedeuten. Seit 60 Jahren tüftelt die Menschheit an einem Verfahren, Atomkerne nicht wie in einem herkömmlichen AKW zu spalten, sondern miteinander zu verschmelzen. Die Kernfusion befindet sich noch immer im Forschungsstadium und viele technische Fragen bleiben bis dato unbeantwortet. Zumindest in der Theorie ist sie der Kernspaltung aber weit voraus: Sie gilt als sicher, sauber und ihr Brennstoff ist in der Natur fast unerschöpflich vorhanden.

Energieproduktion wie auf der Sonne

Statt sich zu spalten, verschmelzen Atome bei der Kernfusion zu einem neuen Element. Bei über 100 Millionen Grad Celsius geht Materie in den sogenannten Plasmazustand über – das ist zehnmal so heiss wie im Inneren der Sonne, deren Energie auch durch Kernfusion entsteht. Bei solch extremen Temperaturen überwinden die Atomkerne die gegenseitige magnetische Abstossung. Sie verschmelzen und setzen dabei enorme Mengen Energie frei.

Idealerweise wird hierzu das kleinste Element des Periodensystems, der Wasserstoff, verwendet. Die magnetische Abstossung zwischen ihren Kernen ist am kleinsten, folglich muss zur Verschmelzung im Vergleich zu anderen Elementen am wenigsten Energie aufgewendet werden. In der Forschung kommen zwei Wasserstoff-Isotope zum Einsatz, Deuterium und Tritium. Durch die Kernfusion entsteht daraus das harmlose Edelgas Helium.

Aus sehr wenig entsteht sehr viel

Deuterium findet sich in Unmengen im Wasser der Weltmeere. Tritium wird aus dem Metall Lithium gewonnen. Der Hauptbestandteil handelsüblicher Akkus kommt ebenfalls im Meerwasser und in der Erdkruste vor. «Nimmt man das Deuterium aus einer Badewanne voller Wasser und kombiniert es mit dem Lithium aus einem Laptop-Akku, könnte man theoretisch genügend Energie erzeugen, um den durchschnittlichen Energiebedarf eines Menschen über dreissig Jahre hinweg zu decken», veranschaulicht Gary Johnson, der Leiter des Fusionsreaktors Tokamak (Projekt Iter) die Eigenschaften des Fusionsbrennstoffs.

Der wichtigste Vorzug der Kernfusion ist aber ihre Sicherheit. Sobald die Bedingungen nicht mehr ideal sind, stoppt der Verschmelzungsprozess. Somit ist eine gefährliche, unkontrollierbare Kettenreaktion, wie sie bei der Kernspaltung passieren kann (und in Tschernobyl passierte), unmöglich. Die Kernfusion an sich produziert auch keine gefährlichen radioaktiven Abfälle, sondern lediglich Helium. Allerdings würde die Reaktorhülle leicht verstrahlt. Nach 20 bis 30 Jahren Laufzeit müsste sie demontiert und entsorgt werden.

Doch aufgrund der geringen Halbwertszeit der verstrahlten Komponenten wäre ein Grossteil des Abfalls bereits nach rund 100 Jahren wieder ungefährlich. Zum Vergleich: Bei Plutonium, einer von vielen Bestandteilen des Atommülls aus heutigen AKWs, vergehen zehn Halbwertszeiten à 24 000 Jahren, also 240 000 Jahre.

Die ungelösten Fragen

Durch eine Kernfusion setzt also ein Stoff, der fast unbegrenzt in der Natur vorhanden ist, gewaltige Energiemengen frei. Zu schön um wahr zu sein? Bisher schon, denn die ganze Sache hat einen gewaltigen Haken: Bisher mussten die Forscher mehr Energie dafür aufwenden, die Bedingungen (100 Millionen Grad Celsius) für die Kernfusion zu schaffen, als dabei frei wird. An diesem Problem arbeiten derzeit drei grosse Forscherteams.

Das vermutlich bekannteste unter ihnen ist Iter, an dem China, die EU, Indien, Japan, Südkorea und die USA beteiligt sind. In ihrem Forschungsreaktor wird das Plasma mit verschiedenen Verfahren, darunter Kompression und Mikrowellen, auf Betriebstemperatur gebracht. Auch die amerikanische Z-Maschine funktioniert mit Kompression. Der französische Laser Mégajoule arbeitet wie der Name verrät mit Laserenergie. Wer es als Erstes schafft, mehr Energie zu erzeugen, als zur Auslösung der Kernfusion nötig ist, wird wohl als Sieger hervorgehen.

Zu teuer, zu langsam

Trotz ihres enormen Potenzials gibt es auch Kritik an der Kernfusion. Umweltschutzkreise kritisieren, dass die enormen Forschungskosten besser in erneuerbare Energien investiert würden, die schon heute marktreif sind. Der Umstand, dass die Technologie auch nach Jahrzehnten intensiver Forschung noch nicht kommerziell eingesetzt werden kann, wird bereits scherzhaft als «Fusionskonstante» bezeichnet.

Gut möglich, dass die Ereignisse in Japan die drei Forscherteams zusätzlich anspornen. Nicht nur, um das Energieproblem der Welt zu lösen. Auch um die Kernenergie vor dem Aus zu bewahren.

Die beliebtesten Leser-Kommentare

  • Energieberater am 17.03.2011 14:12 Report Diesen Beitrag melden

    Träumerei

    seit 60 Jahren ist man keinen Schritt weiter...Das wird nie kommen. Die Erneuerbaren sind schon da.

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  • nils am 17.03.2011 16:09 Report Diesen Beitrag melden

    der richtige weg

    alle die hier mit dem argument kommen, dass man das gleiche schon von der kernspaltung gesagt hatte, müssen bedenken, dass man heute mit dem wissensstand über atomreaktionen viel weiter ist als früher. fusion ist die zukunft.

  • darth vader am 17.03.2011 22:02 Report Diesen Beitrag melden

    Die Zukunft gehört der Kernfusion.

    In Frankreich ist seit 2005 ein Projekt eines im Bau und Erprobung befindlichen Kernfusionsreaktor im vollen gang. Das Vorhaben kurz ITER genannt mit folgenden Beitrittsländer China ,Europäische Union, Indien, Japan, Südkorea, Russland,Vereinigte Staaten von Amerika. Ist die Schweiz dort vertreten? Wenn nicht, sofort einkaufen. Denn sie haben Finanzierungsprobleme! Kostet nur 10 Milliarden. Viel? Keineswegs. Die UBS retten hat 8 mal mehr gekostet!

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Die neusten Leser-Kommentare

  • Cécile am 10.09.2011 12:27 Report Diesen Beitrag melden

    Endlich etwas zum Hoffen!

    an alle Gegner: es gab auch mal viele, die nicht glauben wollten, dass die Erde rund ist!

  • Robert am 11.04.2011 22:49 Report Diesen Beitrag melden

    SOLZINC

    Das Geld lieber in bereits funktionierende Zukunftstechnologien investieren. Die Pilotanlage steht, Pläne für ein 5 MW Kraftwerk gibt es bereits,

  • David Bopp am 19.03.2011 20:13 Report Diesen Beitrag melden

    Widerspruch im Text

    "Bei über 100 Millionen Grad Celsius geht Materie in den sogenannten Plasmazustand über das ist zehnmal so heiss wie im Inneren der Sonne, deren Energie auch durch Kernfusion entsteht. Bei solch extremen Temperaturen überwinden die Atomkerne die gegenseitige magnetische Abstossung. Sie verschmelzen und setzen dabei enorme Mengen Energie frei." Dieser Abschnitt wiederspricht sich selbst. Heisser als auf der Sonne muss es in einem Fusionskraftwerk wohl kaum sein.

    • Fritz am 20.03.2011 16:15 Report Diesen Beitrag melden

      nein es stimmt

      Das Plasma muss tatsächlich auf ca. 100 Millionen Grad Celsius aufgeheizt werden, weil ansonsten zu wenig Kerne fusionieren. In der Sonne, bei 15 Millionen Grad Celsius, funktioniert nämlich nur jeder 10^26 Versuch, allerdings hat es so viele Kerne, dass dies trotzdem genügt.

    • Jingyuan Qu am 21.03.2011 18:55 Report Diesen Beitrag melden

      Entscheidend ist

      der hohe Druck im Kern der Sonne. Somit kommt die mit "nur" 15mio K aus.

    • Arno Blau am 27.03.2011 13:27 Report Diesen Beitrag melden

      ist aber kein Widerspruch

      Doch, es muss sehr wohl heisser sein, da der Druck kleiner ist als in der Sonne.

    • Christian Hausknecht am 06.04.2011 11:18 Report Diesen Beitrag melden

      Kein Widerspruch!

      Doch muss es! Denn in der Sonne ist der Druck ungleich größer als auf der Erde. Da die beiden Parameter Druck und Temperatur als Faktoren in die Fusionsreaktion eingehen, ergibt sich diese weitaus höhere Temperatur auf der Erde. Man könnte natürlich auch den Druck erhöhen - aber die Gravitation zu beeinflussen ist eben deutlich schwieriger.

    • Julian Martin am 12.04.2011 23:44 Report Diesen Beitrag melden

      Herr

      Doch ,da der Druck dort geringer ist.

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  • Marcodius am 19.03.2011 18:02 Report Diesen Beitrag melden

    Was wenn Kernfusion niemals kommt?

    Kernfusion scheint eine super Sache zu sein, doch ich bezweifle ernsthaft, dass sie jemals kommt. So lange wurde daran geforscht, ohne zählbares Ergebnis. Wir Menschen verhalten uns bei langfristigen Dingen zu risikoreich. Man schiebt die Lösung in die Zukunft, glaubt, dass unsere Kinder die Probleme lösen die wir verursacht haben. Ich glaube in den nächsten 20 - 30 Jahren wird die Menschheit bereits grosse Probleme bekommen. Öl wird knapp werden, an gewissen Orten wird auch Wasser knapp werden. Es gibt zu viele von uns und die Resourcen sind begrenzt. Optimismus ist nicht angebracht.

    • Rainer Goehring am 24.03.2011 19:39 Report Diesen Beitrag melden

      Die Kernfusion muss kommen!

      Zur Entdeckung der Stromgewinung aus Holz und Kohle hat die Menscheit Jahrhunderte (Jahrtausende?) gebraucht, für die Nutzung der Kernspaltung ein gutes halbes Jahrhundert, was sind da 20 oder 30 Jahre Forschung für die die Kernfusion, die Lösung einer sicheren und stabilen 24h/Tag und 365 Tage im Jahr Energieversorgung. Dafür lohnt es sich endlich Fördergelder freizugeben und nicht in die unzuverlässigen erneuerbaren weiter derart zu investieren. Mit Massen, ja. Aber sie sind nicht die Lösung des Problems, sie tragen nur zur Lösung bei.

    • Alex Kramer am 26.03.2011 19:41 Report Diesen Beitrag melden

      Ende der Fahnenstange

      Unsere Kinder werden die Probleme, welche unsere Eltern geschaffen haben nicht lösen können. Zu stark spricht der aktuelle Zeitgeist dagegen, dass unsere Kinder überhaupt soweit auf eigenen Beinen stehen werden. Sie sind verwöhnt, haben alles, fordern noch mehr und sind zu keiner Leistung mehr bereit. Die westliche Menschheit hat immer noch nicht begriffen, dass das Wachstum nicht unbegrenzt sein kann. Die weltweite Überbevölkerung ist dermassen stark fortgeschritten, dass der GAU der Menschheit in einen gnadenlosen Verdrängungskampf münden wird. In Japan wird nun der Boden noch knapper....

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  • Markus am 18.03.2011 16:38 Report Diesen Beitrag melden

    Transmutation

    Die Zukunft wird in der Transmutation liegen, aus Luft Wasserstoff erzeugen mit minimaler Energie. Die Hühner haben das schon lange im Griff. Wenn Ihnen kein Kalzium für die Eierschale über die Nahrung zugeführt wird, jedoch Kalium, dann machen sie aus Kalium Kalzium und produzieren wieder eine super Eierschale. Wenn ihnen da etwas nicht klar ist, dann fragen sie doch den Dr. Dr. hc Professor Cern, Projekte mit Zukunft haben ihn immer schon interessiert. Sobald nicht wieder Kriegsmaterial aus der neuen Erkenntnis produziert wird, darf und wird die Erkenntnis erfunden. ( siehe Walter Russell )

    • Werner Schmid am 21.03.2011 11:26 Report Diesen Beitrag melden

      Perpetuum mobile?

      Und das Perpetuum mobile funktioniert auch schon. Die zitierten Quellen sind wohl kaum als seriös zu betrachten und entbehren jeglicher wissenschaftlichen Grundlage; allerdings kann man - wenn man Geld übrig hat, das man ansonsten von einer Brücke werfen würde - über das Internet einen solchen Konverter zur Transmutation kaufen und damit ohne Sprit autofahren. Wie leichtgläubig sind Menschen?

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