MIT-Fusionsreaktor stellt unmittelbar vor seinem Tod neuen Weltrekord auf

Der Plasmadruck-Rekord ist ein weiterer Durchbruch auf dem Weg zur unbegrenzten, sicheren Sternenenergie—auch wenn es eine traurige Nachricht hinter der Erfolgsmeldung gibt.

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18 Oktober 2016, 11:47am

Bild: Wikimedia Commons | CC

Um Mitternacht gab der Alcator C-Mod noch einmal alles. Am 30. September drehten die Forscher am MIT ihr 23-jähriges Baby ein letztes Mal voll auf und schafften es in dieser Nacht, noch schnell einen Weltrekord aufzustellen: Ihr Fusionsreaktor erzeugte einen Plasmadruck, der über zwei Atmosphären stabil blieb, und übertraf so seinen eigenen Rekord aus dem Jahr 2005 um knapp 16%—eine kleine Sensation, denn ein stabiler Plasmadruck ist die wichtigste Zutat, um Energie aus einer Kernfusion zu ernten.

Viel Zeit zum Feiern blieb allerdings nicht, denn der betagte Reaktor wurde am darauffolgenden Tag bereits in Rente geschickt—das US-Energieministerium stellte die Finanzierung für das Fusionsprogramm vorerst ein. Als kleines Abschiedsgeschenk kann jeder in diesem 360 Grad-Video noch einmal den Alcator C-Mod in seiner ganzen hoch komplizierten Pracht bewundern:

Trotz des Ablebens des Alcator Mod-C ist der Rekord am letzten Tag des Betriebs ein weiterer kleiner Durchbruch in Richtung unbegrenzter und emissionsfreier, sauberer Sternenenergie—oder kann zumindest als Etappensieg im Rennen um die mächtige Quelle gelten, die auch die Sonne versorgt. Denn das Versprechen ist unglaublich: Ganze Metropolen könnten bei einem Erfolg der Technologie mit ein paar wenigen Gramm Meereswasser versorgt werden. Was fast zu gut klingt, ist ein durchaus realistisches Konzept in der Nuklearphysik, bei dem es zwar noch hohe technische Hürden zu überwinden gilt—doch das unter Fusions-Experten als technisch machbar gilt.

Um Fusionsenergie zu nutzen, werden Atome extrem erhitzt, bis sie bei einer Temperatur von über hundert Millionen Grad (heißer als im Kern der Sonne) auseinanderfliegen und als chaotisches Plasma aus Elektronen und Protonen durch den Raum schwirren. „Geerntet" werden kann die Energie, wenn nackte Atomkerne zusammenprallen und bei der Fusion dabei heftige energetische Schübe freisetzen.

Dass diese superheiße Suppe auf der Erde erzeugt werden kann, wissen Wissenschaftler schon seit 50 Jahren. Der Knackpunkt liegt jedoch im Plasma, das sich selbst erhalten muss, damit Forscher nicht Unmengen an Energie von außen hineinpumpen müssen. Das ultimative Ziel: Ein „brennendes Plasma", das in einem gleichmäßigen Zustand die Fusion allein erzeugt und nur einen minimalen Energieinput benötigt. Doch leider lässt sich die extrem heiße Atomsuppe nicht gern einsperren und spritzt stattdessen lieber überall herum. Hier liegt—genau wie schon vor 50 Jahren—die größte aktuelle Hürde für die Fusionsenergie.

Der Alcator C-Mod. Bild: Bob Mumgaard/Plasma Science and Fusion Center/MIT

Unsere Sonne löst dieses Problem mit einem extrem starken Magnetfeld, das wir hier auf der Erde nicht haben—daher basteln Forscher ein eigenes, um die Suppe stabil zu halten. Der Fusionsreaktor am MIT tat das mit Hilfe von extrem starken Magnetfeldern, die die Atome zusammendrückten und zur Kollision zwangen. In Tokamak-Reaktoren wie dem Alcator-Mod-C bauen Kupferspulen Magnetfelder auf, die 20.000 mal stärker sind als das der Erde.

Die Reaktoren sind zwar sicher (stehen also in keinem Vergleich zu Atomreaktoren), doch die Experimente müssen trotzdem extrem sorgfältig geplant werden. Ein winziger Fehler, und ein kleines bisschen Atomsuppe spritzt an die Wand—was im schlimmsten Fall eine hässliche Brandnarbe hinterlässt und die gesamte 30 Milliarden-Euro-Maschine sofort abschaltet.

Bei diesem Aufwand sind fast alle Nachrichten, die aus Plasmaforschungsinstituten kommen, entweder Weltneuheiten oder Weltrekorde. Im Sommer machte sich Chinas neuer supraleitender Fusionsreaktor einen Namen, in dem er ein Plasma für unglaubliche 102 Sekunden stabil hielt. Das deutsche Max-Planck-Institut für Plasmaphysik hofft, diesen Rekord mit dem erst im vergangenen Herbst in Betrieb genommenen Wendelstein X-7 Stellerator in Greifswald sehr bald einzustampfen und das Plasma für eine halbe Stunde aufrecht zu erhalten.

In Sachen Fusionsenergie machen Wissenschaftler immer wieder Fortschritte, auch wenn noch keine ultimative Lösung gefunden ist. Dass sich dieser Weg lohnt, daran besteht für die meisten Naturwissenschaftler kein Zweifel—denn er verspricht nichts geringeres, als unsere gesamten Energieprobleme ein für alle Mal zu lösen.

Nur über die richtige Abzweigung sind sich Forscher noch immer nicht ganz einig. Das Investitionsvolumen ist enorm und es stellt sich die Frage, ob die einzelnen nationalen Institute und privaten Investoren lieber ihre Kräfte bündeln sollten oder ganz verschiedene Ansätze verfolgen sollten. Momentan werden diverse Projekte fertiggestellt, die Fusionsreaktoren in ganz unterschiedlichen Ausprägungen und Größenordnungen an den Start bringen.

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Das Innenleben des MIT-Tokamaks. Bild: Wikimedia Commons

Ziel des MIT-Teams war es stets, zu beweisen, dass leistungsfähige Fusionsreaktoren eben nicht gigantisch sein müssen. Das Interessante an dem MIT-Weltrekord ist somit auch die handliche Größe des Reaktors: Das Plasmavolumen des Tokamaks maß gerade mal einen Kubikmeter und verfolgt so allein schon durch die Konstruktionskosten einen deutlich kostengünstigeren Ansatz als ähnliche Projekte von riesigem Umfang.

Doch für den Tokamak am MIT und das Fusionsprogramm zieht das US-Energieministerium trotz des jüngsten Rekords wie angekündigt den Stecker—und das ist wiederum die schlechte Nachricht hinter der Rekordmeldung: Denn nun muss sich das Fusionsprogramm nach privaten Investoren umschauen, um zum Beispiel zu untersuchen, wie Plasma mit den verschiedenen Wandverkleidungs-Materialien im Reaktor reagiert.

Um die anzulocken, haben MIT-Studenten schon an futuristischen Designkonzepten für neue, günstige Fusionsreaktoren gebastelt, die noch weniger Energie zur Plasmaerzeugung verbrauchen. Ein heißer Kandidat unter ihnen ist der bestechend kompakte, modulare Kernfusionsreaktor ARC, der nur einen Bruchteil so groß wie monströse Großprojekte ist und mit viel weniger Materialkosten ähnlich viel Energie erzeugen können soll.

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Der ARC als Konzeptzeichnung vom MIT-Team. Bild: MIT ARC Team

Der Traum von der emissionsfreien Energie bleibt ein global geträumter Traum—und er ist angesichts des Klimawandels und der rasanten Ressourcenausbeutung auf der Erde wohl auch eine der wenigen wirklich vielversprechenden Hoffnungen, was die Gewinnung von wirklich nachhaltiger Energie angeht. Möglicherweise liegt genau darin die Chance der Technologie.

Der Löwenanteil der US-Forschungsgelder fließt nun nach Frankreich, wo der superleitende Reaktor ITER steht. Wobei „steht" den Zustand des Reaktors auf der Großbaustelle in Südfrankreich nicht ganz treffend beschreibt. ITER ist ein bislang einmaliges internationales Projekt für einen gigantischen, siebenstöckigen Fusionsreaktor, an dem sich China, die EU, Russland, Japan, die USA, Indien und Südkorea einträchtig beteiligen.

Mit explodierten Kosten von rund 40 Milliarden US-Dollar liegen die Arbeiten an diesem beeindruckenden Projekt allerdings ungefähr ein Jahrzehnt hinter dem Plan. Daher gilt der ITER unter Experten mal als Hoffnungsträger für die Lösung aller Energieprobleme, mal selbst als Problembär unter allen gigantischen Bürokratie-Großprojekten. Und während dem Planeten mit dem fortschreitenden Klimawandel zunehmend die Zeit davonläuft, bleibt es für Außenstehende spannend zu sehen, ob der Berliner Flughafen BER (geplant 2018) oder der ITER (geplant für 2030) zuerst seine Pforten öffnet.