4 Kernenergie: Gegenwart und Zukunft
Das Wichtigste auf einen Blick
Verschmelzung leichter Kerne: Prinzip, Bedingungen, Chancen und Hürden.
- Prinzip:Leichte Kerne verschmelzen, der Massendefekt wird zu Energie; Sonne: Proton-Proton-Kette (4 H → He), ca. 15 Mio. °C.
- Reaktion:Deuterium (²H) + Tritium (³H) → Helium-4 + Neutron + 17,6 MeV.
- Brennstoff:Deuterium aus Meerwasser (1 von 6500 H-Atomen), Tritium wird aus Lithium erbrütet.
- Bedingungen:ca. 100–150 Mio. °C Plasma, genug Dichte und Einschlusszeit (Lawson-Kriterium) gegen die elektrische Abstoßung.
- Einschluss:Magnetisch (Tokamak, Stellarator) oder Trägheitseinschluss mit Lasern (NIF).
- Vorteile:Praktisch unbegrenzter Brennstoff, keine Kettenreaktion, kein GAU; 1 g Brennstoff ≈ 11 t Kohle.
- Probleme:Neutronenbelastung der Wände (aktiviert, ca. 100 Jahre), Tritium-Handling, Q > 1 im Dauerbetrieb, Kosten und Zeit.
- Meilensteine:JET (Großbritannien) 1997 16 MW Fusionsleistung, 2021/22 Rekord 59 MJ.
- NIF:5. Dezember 2022 erste Zündung mit Gewinn — 3,15 MJ aus 2,05 MJ; Laser brauchte ca. 300 MJ.
- Wasserstoffbombe:1952 „Ivy Mike“ nutzt unkontrollierte Fusion, gezündet durch eine Spaltbombe.
- Fahrplan:ITER → Demonstrationskraftwerk DEMO ca. 2050; Commonwealth Fusion Systems, TAE, Marvel Fusion, Proxima Fusion versprechen schnellere Wege.
- Geschichte:Eddington 1920 Idee, Hans Bethe 1939 Sonnenfusion (Nobelpreis 1967), Forschung seit den 1950ern — „immer 30 Jahre entfernt“.
