Energiequelle

Meilenstein der Kernfusion: US-Labor schafft erstmals positive Energiegewinnung

Wissenschaftler:innen in den USA haben laut der New York Times einen wichtigen Meilenstein im Bereich der Kernfusion erreicht. Sie haben erstmals durch diesen Vorgang mehr Energie gewonnen, als sie dafür verbraucht haben. Die Kernfusion gilt schon lange als eine der größten Hoffnungen für die Erzeugung von umweltfreundlichem Strom. Doch bisher war es nicht möglich, diesen Strom kommerziell herzustellen. Das könnte sich dank dem Forschungsteam aber künftig ändern.

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Beweis für Möglichkeit der Stromerzeugung

„Die Tatsache, dass wir in der Lage waren, mehr Energie herauszuholen, als wir hineingesteckt haben, beweist, dass dies möglich ist“, sagt Mark Herrmann, Programmdirektor für Waffenphysik und Design im Lawrence Livermore National Laboratory, das den Durchbruch erreicht hat. „Es kann weiter ausgebaut und verbessert werden und könnte in der Zukunft eine Energiequelle sein.“

Es handelt sich bei der Kernfusion um die thermonukleare Reaktion, die die Sonne und andere Sterne zum Leuchten bringt – die Verschmelzung von Wasserstoffatomen zu Helium. Die Masse von Helium ist etwas geringer als die der ursprünglichen Wasserstoffatome. Durch Einsteins berühmte Gleichung E=mc² wird diese Massendifferenz in einen Energiestoß umgewandelt. Diese Form von Energie nutzbar zu machen, soll viele Vorteile bieten. Denn sie soll weder Treibhausgase noch gefährliche, langlebige radioaktive Abfälle wie bei Kernkraftwerken erzeugen.

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US-Labor erreichte erstmals die Kernfusion-„Zündung“

Doch bis heute ist es noch nicht möglich, Kernfusion als eine kommerzielle Energiequelle zu nutzen. Vor allem ist es ein Problem, dass bislang immer mehr Energie in die Fusion fließt, als aus ihr gewonnen werden kann. Doch nun hat das Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien die sogenannte „Zündung“ erreicht. Dabei handelt es sich um einen Zustand, bei dem in einem Experiment mehr Energie erzeugt wurde, als durch Laserstrahlen zugeführt wurde.

Das Lawrence Livermore National Laboratory spielt eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung und Wartung des amerikanischen Atomwaffenarsenals. Zu seinen zahlreichen Initiativen gehört die National Ignition Facility, kurz NIF. Der Hauptzweck der für 3,5 Milliarden Dollar gebauten NIF ist die Durchführung von Experimenten, die den USA helfen sollen, Atomwaffen ohne Testexplosionen zu erhalten. Doch ein weiterer Bereich ist die Fusionsforschung.

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Mehr Energie gewonnen als verwendet

Letztes Jahr meldeten die Wissenschaftler:innen aus Livermore bereits einen großen Sprung, einen Energieausbruch – zehn Billiarden Watt Leistung -, der 70 Prozent der Energie von Laserlicht entsprach, das auf das Wasserstoffziel traf. Aber der Ausbruch – im Grunde eine Miniatur-Wasserstoffbombe – dauerte nur 100 Billionstel Sekunden. Die bisherigen Laserexperimente am NIF waren weit davon entfernt, Strom wie in einem kommerziellen Kraftwerk zu erzeugen.

Nun hat es das Labor jedoch geschafft, mehr Energie aus den Reaktionen im Inneren ihrer Brennstoffkapsel (2.000 Megajoule) freizusetzen, als in den 192 Lasern enthalten war, mit denen das Forschungsteam sie beschossen hat. Am 5. Dezember hat das Team die Laser in der NIF den Zylinder in Größe eines Radiergummis beschossen, der einen gefrorenen, von Diamant umhüllten Wasserstoffknubbel enthielt. Dabei entstanden Röntgenstrahlen, die ein Brennstoffpellet aus Deuterium und Tritium, den schwereren Formen des Wasserstoffs, komprimierte. Dabei wurde die Zündung erreicht, ein Ziel, das sich die NIF bereits im Jahr 1997 bei ihrer Gründung setzte.

Kommerzielle Kernfusion noch weit entfernt

Das Team des Lawrence Livermore National Laboratory zeigt sich sehr erfreut über diesen Erfolg, vor allem, weil der Test beweise, dass Stromerzeugung durch Kernfusion technisch gesehen möglich ist. In der Praxis scheint eine kommerzielle Nutzung aber immer noch weit entfernt zu sein. Es dürfte noch zumindest ein paar Jahrzehnte dauern, bevor die Technologie dieses Stadium erreicht hat. Doch laut den Forscher:innen hat sich die Aussicht mit dem neuen Versuch verbessert. Ging man bislang noch von etwas sechs Jahrzehnten aus, könnte es nun schon in 40 Jahren soweit sein.

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