Obwohl Bundeskanzler Friedrich Merz den Ausstieg aus der Kernkraft für falsch hält, hat er ihn aufgrund der Entscheidungen der Vorgängerregierungen für irreversibel erklärt. Man hat jetzt den Eindruck, dass Politik, Wissenschaft und auch einige Unternehmen in Deutschland voll auf Kernfusion als Alternative zur Kernenergie setzen. Die Presse berichtete im Mai geradezu enthusiastisch über die Kernfusion-Projekte an den Standorten der Kernkraftwerke Biblis und Gundremmingen.
Mit dem Thema Fusion wird seit vielen Jahrzehnten die Hoffnung auf ein Ende aller Energieprobleme verbunden. Ich sprach hierüber mit Professor Dr. Bruno Merk. Er hält derzeit den von der Royal Academy of Engineering geförderten Chair in Emerging Technologies für die Kerntechnik des 21. Jahrhunderts an der University of Liverpool. Sein Forschungsschwerpunkt ist die Entwicklung neuer Technologien zum besseren Umgang mit Nuklearmüll, mit dem Ziel, ein Endlager für hochradioaktive Materialien zu vermeiden. Von 2015 bis 2020 hielt er die NNL/RAEng Forschungsprofessur für Computermodellierung in der Kerntechnik und war gleichzeitig Fellow für Reaktorphysik am National Nuclear Laboratory. Vor seiner Zeit im Vereinigten Königreich war er im Programm NUSAFE der Helmholtz-Gesellschaft für die Bereiche Waste Management und fortschrittliche Reaktoren zuständig. Er promovierte an der TH Karlsruhe in der Entwicklung mathematischer Methoden für die Simulation und graduierte an der TU München in Energie- und Kraftwerkstechnik.
Herr Merk, bevor wir tiefer in das Thema einsteigen, vielleicht erst einmal eine möglichst populärwissenschaftliche Erklärung der Grundlagen der Kernfusion und der wesentlichen Unterschiede zwischen Kernspaltungen und Kernfusion?
Grundsätzlich sind beides physikalische Kernumwandlungsprozesse, also die Veränderung von Atomkernen, die sehr viel Energie freisetzen, deutlich mehr als in chemischen Prozessen wie der Verbrennung von Öl oder Kohle. Fusion bindet zwei sehr leichte Kerne zusammen und setzt dadurch Energie frei, Spaltung trennt einen sehr schweren Kern in zwei Teile und setzt dadurch Energie frei, damit sind beide Prozesse erstmal eng verwandt. Die Fusion bildet die Reaktionen in der Sonne nach. Um erfolgreich zu sein, müssen wir nahe an die Temperatur und Druckverhältnisse der Sonne herankommen, das ist eine sehr große Herausforderung. Kernspaltung kann dagegen unter normalen Bedingungen auf der Erde stattfinden, es sind weder sehr hohe Drücke noch Temperaturen notwendig. Damit könnte man sagen, in vielen Bereichen haben Fusion und Spaltung ähnliche Probleme, aber die Herausforderungen in der Fusion sind noch deutlich höher als in der Spaltung.
Obwohl Forscher weltweit seit Jahrzehnten an Fusion arbeiten, existiert bislang kein kommerzielles Fusionskraftwerk. Werden aus Ihrer Sicht neben den rein wissenschaftlichen Aspekten auch die Herausforderungen der technischen Realisierung für die Energiegewinnung in Kernfusionskraftwerken ausreichend untersucht?
Die Kernfusion wird schon seit den 1950ern intensiv beforscht, zumeist geht es aber um die Demonstration der Machbarkeit, d.h. wie können wir die Reaktion gestartet bekommen und wie können wir die Reaktionskette aufrechterhalten. Als Energietechniker, das habe ich ursprünglich studiert, fehlt mir bei der derzeitigen Forschung das Thema: Wie ernten wir die Energie oder wie wandeln wir die freigesetzte Energie in nutzbare Energie, zum Beispiel Strom, um? Als Kerntechniker stellen sich mir die Fragen, wie werden wir die Brennstoffversorgung sicherstellen, denn zum Betrieb brauchen wir derzeit Tritium, ein radioaktives Wasserstoffteilchen, das bei der Fusion erschaffen oder, wie wir sagen, erbrütet werden muss. Tritium kommt nur in sehr geringen Mengen auf der Erde vor.
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Damit haben wir zwei große, voneinander unabhängige Herausforderungen für die Realisierung eines Fusionskraftwerkes: das Ernten der Energie und die Versorgung mit Brennstoff, die beide mehr Beachtung verdienen würden. Es reicht eben nicht, die positive Energiebilanz der Fusion zu berechnen und damit darzustellen, dass mehr Energie freigesetzt als eingesetzt wurde. Die Energie muss auch geerntet und in nutzbare Energie umgewandelt werden. Sonst ist das wie die Aussage, wir sehen das Gras auf der Wiese wachsen, deshalb werden unsere Kühe im Stall nicht hungern, während wir vergessen, dass Gras und Kuh zusammenkommen müssen, damit die Kuh das Gras auch fressen kann!
RWE spricht vom Ziel, bis Mitte der 2030er-Jahre das weltweit erste Laserfusionskraftwerk zu errichten. Halten Sie dieses Ziel aufgrund der angesprochenen technisch nicht gelösten Probleme für realistisch?
Was bedeutet das Versprechen, das weltweit erste Laserfusionskraftwerk zu errichten? Wie viel Strom oder Wärme soll dort erzeugt werden? Sie können auch ein Kraftwerk bauen, das nur die Technologie demonstriert, aber kaum Leistung erzeugt. Wenn ich die Berichte lese, steht dort gerne eine Beschreibung, wieviel Energie Fusion freisetzen…
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