Kernfusion – Option für die Zukunft

Die Kernfusion ist die Energiequelle der Sonne und der Sterne. Gelingt es, sie auf der Erde zu nutzen, steht der Menschheit eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle zur Verfügung, die weder Umwelt noch Klima belastet. Die Kernfusion hat das Potenzial, zur Schlüsseltechnologie der nachhaltigen Entwicklung der Menschheit zu werden.

Doch bevor Kernfusionskraftwerke gebaut werden können, müssen die Wissenschafter und Ingenieure noch sehr grosse technische Herausforderungen meistern. Als nächster Schritt zur Erreichung dieses Ziels wird in den kommenden Jahren in Cadarache in Südfrankreich im Rahmen einer weltweiten Anstrengung der internationale thermonukleare Versuchsreaktor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) gebaut.

Mit dem ITER-Projekt soll die wissenschaftliche und technische Machbarkeit der Fusion zur Energieerzeugung gezeigt werden. «ITER» ist auch ein lateinisches Wort und bedeutet «der Weg».

In herkömmlichen Kernkraftwerken und in Brüterkraftwerken werden sehr schwere Atomkerne gespalten, um Energie zu gewinnen. Anders bei der Kernfusion: Hier werden sehr leichte Atomkerne zu schwereren Atomkernen verschmolzen («fusioniert»), wobei noch mehr Energie frei gesetzt wird. Dieser Vorgang ist die Energiequelle unserer Sonne und der Sterne. Dort wird Wasserstoff – das leichteste Element im Universum – zum Edelgas Helium verschmolzen. Bei dieser Kernfusion wird aus einem einzigen Gramm Wasserstoff etwa die gleiche Menge Energie freigesetzt wie bei der Verbrennung von acht Tonnen Erdöl oder elf Tonnen Kohle.

Ein wesentlicher Vorteil der Kernfusion liegt darin, dass die für den Betrieb eines Fusionskraftwerks nötigen Brennstoffe, die Wasserstoffisotope Tritium und Deuterium, auf der Erde in nahezu unbegrenzter Menge vorhanden sind. Zudem entstehen beim Fusionsprozess keine radioaktiven Brennstoffabfälle – das Fusionsprodukt Helium ist weder radioaktiv noch sonst gesundheitsschädlich.

Beim Betrieb eines Fusionskraftwerks werden einzig die technischen Installationen im Reaktorinnenraum radioaktiv. Ihre Radioaktivität klingt jedoch innert hundert Jahren ab. Geologische Tieflager sind nicht nötig.

Die Fusionsreaktion auf der Erde in einem Kraftwerk auszulösen, stellt die Wissenschafter und Ingenieure vor grosse Herausforderungen. Denn das Fusionsfeuer zündet erst bei extrem hohen Temperaturen von über hundert Millionen Grad. Der Kernbrennstoff muss daher frei in einem Magnetfeld im Reaktortraum schweben und darf die Wände nicht berühren.

Für mehr Informationen zur Kernfusion siehe rechte Randspalte.

Das enorme Energiepotenzial der Kernfusion ist die Triebfeder für die weltweite Forschung auf dem Gebiet der Kernfusion. In den letzten Jahrzehnten wurden bedeutende Fortschritte erzielt. Ende der 1990er-Jahre zeigten die Wissenschafter in der europäischen Versuchsanlage JET in Grossbritannien, dass die Kernfusion auf der Erde grundsätzlich möglich ist.

Aufgrund dieses Erfolgs haben sich zahlreiche Länder zusammengefunden und im Jahr 2006 die ITER-Organisation gegründet. Ziel von ITER ist, in Cadarache in Südfrankreich einen grossen Versuchsreaktor zu bauen. Am Projekt beteiligt sind die Europäische Atomgemeinschaft Euratom (und damit auch die Schweiz), China, Indien, Japan, Russland, Südkorea und die USA – mithin mehr als die Hälfte der Menschheit.

Mit dem Versuchsreaktor ITER wollen die beteiligten Länder die wissenschaftliche und technische Machbarkeit der Energiegewinnung aus Kernfusion nachweisen. Erstmals soll ein Kernfusionsreaktor mehr Energie liefern, als er selbst zum Betrieb benötigt. Zudem wollen die Wissenschafter herausfinden, welche praktischen Hindernisse der kommerziellen Nutzung der Kernfusion noch im Weg stehen.

Für mehr Informationen zum ITER-Projekt siehe rechte Randspalte.

Neben dem ITER-Projekt werden weitere Bauarten für einen Fusionsreaktor untersucht. So entsteht gegenwärtig in Greifswald (Deutschland) ein sogenannter «Stellarator».

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Im Rahmen des Euratom-Vertrags beteiligt sich die Schweiz seit 1979 an der Fusionsforschung und am ITER-Projekt. Für die Fusionsforschung gibt der Bund jährlich 20–25 Millionen Franken aus. Das ist etwas mehr als für die Forschung im Bereich der Kernspaltung, aber deutlich weniger als für die erneuerbaren Energien und die Energieeffizienz.

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Hauptakteur der Fusionsforschung in der Schweiz sind das «Centre de Recherches en Physique des Plasmas» der ETH Lausanne mit angegliederten Forschungsgruppen am Paul Scherrer Institut (PSI). Eine Zusammenfassung der Tätigkeiten finden Sie hier. Die Schweizer Industrie ihrerseits profitiert von Auftragsvergaben und vom Technologietransfer.