Physiker versuchen dieses Problem durch zwei Ansätze zu lösen: Starke Magnetfelder, die das Plasma quasi in der Schwebe halten, oder das sogenannte Trägheitsprinzip, bei dem enormer, plötzlicher Druck den Brennstoff so stark komprimiert, dass er quasi von selbst zusammenbleibt. Aber egal um welchen Ansatz es geht – einer Zündung der Kernfusion sind die Physiker bisher nicht einmal ansatzweise nahe gekommen. Weil große Erfolge ausbleiben, muss die extrem teure Fusionsforschung heute in vielen Länder sogar um Forschungsgelder bangen. Zwar haben sich Dichte, Temperatur und Einschlusszeit des Plasmas seit den Anfängen der Fusionsforschung stark verbessert, doch bisher muss noch immer weitaus mehr Energie in die Anlagen hineingesteckt werden als herauskommt.
Erste Hinweise auf Selbsterhitzung
Forscher der National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien haben nun aber doch einen wichtigen Fortschritt erzielt: Omar Hurricane und seine Kollegen schafften es bis zum sogenannten fuel gain – dem Punkt, an dem der Reaktor mehr Energie erzeugt als im Versuch in seinen Brennstoff hineingesteckt wird. In ihrem Versuchsreaktor nutzten sie eine nur einen Zentimeter große Kapsel gefüllt mit Deuterium und Tritium als Brennstoff. Dieses vorkomprimierte Pellet beschossen sie von allen Seiten mit Laserstrahlen. Der konzentrierte Beschuss aus den insgesamt 192 Lasern erzeugte mehr als 1,8 Millionen Joule Energie – allerdings nur für eine Dauer von weniger als einer Millionstel Sekunde. Das Brennstoffpellet wird durch diesen Laserpuls aufgeheizt und komprimiert. Dies ist stark genug, um zumindest einige Atome miteinander verschmelzen zu lassen.
“Wir haben in diesen Experimenten eine Energie-Ausbeute erzielt, die um das Zehnfache über dem liegt, was bisher bei solchen Implosionsversuchen mit Deuterium und Tritium erreicht wurde”, berichten Hurricane und seine Kollegen. Damit erzeugte das Brennstoffpellet erstmals mehr Energie als zuvor hineingesteckt wurde. Für eine Zündung der Fusion – den Punkt, ab dem die Fusion in einer Kettenreaktion ohne weitere Energiezufuhr alleine weiterläuft – reicht dies allerdings noch nicht. Dennoch gibt es erste Anzeichen für eine Selbsterhitzung der Brennstoffmasse, wie die Forscher erklären. Denn die bei der Fusion entstandenen Alphateilchen trugen immerhin schon zu mehr als einem Drittel zur Gesamtenergie bei. Diese Selbsterhitzung gilt als entscheidende Voraussetzung für die Zündung der Kettenreaktion.
Noch ist auch dieses Experiment nur ein Vorversuch auf dem langen Weg zu einer Nutzung der Kernfusion als Energielieferant. Um die Zündung und damit den entscheidenden Punkt zu erreichen, müssen auch Hurricane und seine Kollegen die Energieausbeute ihres Systems weiter steigern – um fasst das Hundertfache. Ob sich dies erreichen lässt und mit dieser Technik, bleibt allerdings noch offen.
