Kernfusion

Kernfusion: Das Energieprinzip der Sterne

Kernfusion bezeichnet das Verschmelzen von leichteren Atomkernen zu schwereren. Natürliche Kernfusionsreaktoren sind die Sterne, die in ihrem Inneren Wasserstoff zu Helium fusionieren und so imstande sind, große Mengen Energie abzustrahlen. Bereits seit den 1960er Jahren versuchen Forscher, dieses Prinzip kontrolliert nachzuahmen und somit eine neue, enorm effiziente Energiequelle zu schaffen. Das Lexikon von Vegan Strom erklärt, wie Kernfusion funktioniert und wo die Vor- und Nachteile liegen.

 

Wie lässt sich mittels Kernfusion Energie erzeugen?

Bei einer Kernfusion treffen zwei leichtere Atomkerne unter extrem hohen Geschwindigkeiten aufeinander und verschmelzen so zu einem schwereren Kern, wie zum Beispiel Wasserstoff zu Helium. Die enormen Geschwindigkeiten sind hierbei vonnöten, damit die Atomkerne die elektromagnetischen Widerstände, die von ihren Protonen erzeugt werden, überwinden können und sich nicht wieder voneinander abstoßen. Energie entsteht bei einer Kernfusion wie bei jeder Art von Kernreaktion aufgrund der Massedifferenz der Teilchen. Die Masse des fusionierten Kerns ist geringer als die kombinierte Masse der Ausgangskerne. Die daraus resultierende Fehlsumme wird nach Einsteins Masse-Energie-Äquivalenzformel E=mc2 in Form von Energie abgestrahlt.

Eine sogenannte p-p-Fusionsreaktion (auch als Wasserstoffbrennen bezeichnet), wie sie zum Beispiel in unserer Sonne stattfindet, ist technisch für uns nicht nutzbar, da sie viel zu langsam vonstattengeht. Daher kommen in den Konzepten für technische thermonukleare Kernfusionsreaktoren Deuterium und Tritium zum Einsatz. Zwar existieren andere, teilweise praktischere Elemente für Fusionsreaktionen, diese bieten allerdings entweder einen geringeren Energiegewinn pro Reaktion, benötigen eine weitaus höhere Plasmatemperatur oder stehen nur in sehr kleinen Mengen zur Verfügung.

Die Versuchsanlage in Culham konnte bislang nur für kurze Zeit die technische Kernfusion demonstrieren. Dabei gelang jedoch keine positive Energiebilanz. Das bedeutet: Für die Initiierung der Kernfusion war mehr Energie aufzuwenden, als der Prozess am Ende lieferte. Im kommenden Jahrzehnt soll eine andere, noch im Bau befindliche Forschungsanlage des internationalen Forschungsprojektes ITER erstmals einen Energiegewinn erzielen. Die erste wirkliche Stromproduktion ist mit dem Reaktor DEMO (DEMOnstration Power Plant) vorgesehen, was aber wohl nicht früher als 2040 oder 2050 geschehen wird, da sich das Projekt auf etwa zehn Jahre Plasmaforschung von ITER stützen soll. Diese startet aber frühestens 2025.

 

Was sind die Vor- und Nachteile der Kernfusion?

Sollte sich die Kernfusion in den nächsten Jahrzehnten zu einer großtechnisch nutzbaren Energiequelle entwickeln, so ergäben sich daraus viele Vorteile, vor allem im Gegensatz zur Kernspaltung in Atomkraftwerken. Zum einen ließe sich so die Rohstoffabhängigkeit von fossilen Brennstoffen stark reduzieren, denn Deuterium macht etwa 0,01 Prozent des auf der Erde reichlich vorhandenen Wasserstoffs aus, während sich Tritium aus dem ausreichend vorkommenden Lithium erbrüten lässt. Des Weiteren würden Fusionskraftwerke im Betrieb kein CO2 oder andere Treibhausgase freisetzen, sie wären also klimafreundlich. Nicht zuletzt sind die Anlagen weitaus sicherer als Kernkraftwerke. Während der Zerfallsprozess in letzteren eine Kettenreaktion darstellt, die unkontrollierbar sein kann, setzt die Fusion bestimmte Bedingungen voraus und kommt ohne diese selbstständig zum Erliegen, anstatt zu eskalieren.

Allerdings bringt auch die Fusionsenergie, wenn sie denn einmal eingesetzt würde, gewisse Nachteile mit sich, hauptsächlich aufgrund des Tritiums. Der radioaktive Stoff würde nach seiner Verwendung ebenfalls zu Atommüll werden, der aufgrund seiner Strahlung selbstverständlich eine Gefahrenquelle darstellt. Allerdings hat Tritium eine Halbwertszeit von etwa 12,3 Jahren, weswegen hier nur eine Endlagerung für die Dauer von 100 Jahren erfolgen müsste. Dann hätten die Strahlungswerte ein ungefährliches Niveau erreicht. Somit stellt Tritium eine weitaus geringere Gefahr dar als die hochradioaktiven Materialen, die derzeit in Atomkraftwerken anfallen. Ein passendes Endlager ließe sich für Tritium ebenfalls deutlich leichter finden.

 

Kernfusion ist Zukunftsmusik, Vegan Strom gibt es schon heute

Bis die Kernfusion als Energiequelle kommerziell zur Anwendung kommt, werden wohl noch einige Jahrzehnte vergehen. Und selbst dann stellt sie keinen nachhaltigen Energieträger dar, wenngleich sie im Vergleich zum Atomstrom das kleinere Übel wäre. Strahlung und radioaktiver Abfall bleiben auch hier ein Problem. Zur Energiewende werden Fusionsreaktoren also zum einen erst sehr spät, und zum anderen vermutlich nur bedingt beitragen.

Aus diesem Grund sind und bleiben die Regenerativen Energien weiter die wichtigste Stellschraube, um dem Klimawandel zu begegnen. Ökostrom ist also nach wie vor die beste Wahl. Doch hier hören wir von Vegan Strom noch lange nicht auf, denn uns liegen neben der Umwelt an sich auch die Tiere im Besonderen am Herzen. Daher achten wir bei der Erstellung unseres Strommixes akribisch darauf, dass die Energie, die wir beziehen, aus Kraftwerken kommt, die keine Bedrohung für jede Art von Lebewesen darstellen. Unterstütze auch Du das Tierwohl und wechsele noch heute Deinen Stromanbieter. Gemeinsam können wir mit kleinen Schritten Großes erreichen.

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