Kernfusion

Kernfusion verschmilzt leichte Atomkerne zu schwereren und setzt dabei gewaltige Energie frei. In der Sonne verschmelzen pro Sekunde rund 600 Millionen Tonnen Wasserstoff zu Helium, der winzige Massenunterschied wird nach Einsteins Beziehung von Masse und Energie zu Strahlung. Diese Reaktion treibt seit 4,6 Milliarden Jahren alle Sterne an und ist letztlich die Quelle fast aller Energie, die das Leben auf der Erde nutzt.

Auf der Erde ist kontrollierte Fusion extrem schwierig, weil sich die positiv geladenen Atomkerne abstoßen und erst bei Temperaturen von vielen Millionen Grad verschmelzen. Den heißen Brennstoff, ein Plasma, muss man berührungslos einschließen. Zwei Wege werden verfolgt: der magnetische Einschluss in ringförmigen Tokamaks oder Stellaratoren und der Trägheitseinschluss, bei dem starke Laser eine winzige Brennstoffkugel zünden. Das internationale Großprojekt ITER in Südfrankreich soll als Tokamak erstmals dauerhaft mehr Fusionsleistung erzeugen, als zum Heizen des Plasmas nötig ist.

2022 erreichte die National Ignition Facility in den USA mit Lasern erstmals eine Zündung, bei der die Fusion mehr Energie freisetzte als die Laser direkt einkoppelten, ein wichtiger Meilenstein, auch wenn die Gesamtanlage noch weit von einem Kraftwerk entfernt ist. Parallel arbeiten zahlreiche private Firmen an kompakteren Reaktorkonzepten. Der alte Spruch, die Fusion sei immer dreißig Jahre entfernt, beschreibt die zähe Geschichte dieser Forschung treffend, doch die Fortschritte der letzten Jahre sind real und messbar.

In der Science-Fiction ist die Fusion der Standardantrieb glaubwürdiger Raumschiffe, weil sie ein enormes Verhältnis von Energie zu Masse bietet, ohne die Strahlungs- und Lagerprobleme der Antimaterie. In den Schiffen von The Expanse ebenso wie in Kim Stanley Robinsons Mars-Trilogie gilt der Fusionsantrieb als plausibelste Brücke zwischen heutiger Technik und interplanetarer Raumfahrt. Auch als saubere, praktisch unerschöpfliche Energiequelle einer Zukunftsgesellschaft steht die Fusion oft als Symbol für einen endgültig gestillten Energiehunger.