Sonnenfeuer auf der Erde

(Bild Copyright ITER)

Kernfusion ist ein energieliefernder Prozess, der seit Milliarden Jahren in der Sonne und in Sternen abläuft. Bei extremen Druckverhältnissen und ca. 15 Millionen Grad verschmelzen dort im sogenannten Plasma Atomkernen miteinander.  Da auf der Erde die Druckverhältnisse der Sonne nicht realisierbar sind, muss die Betriebstemperatur im Reaktor über 100 Millionen Grad betragen, um den Plasmazustand zu erreichen. Um die umgebende Reaktorwand vor dem heißen Plasma zu schützen, wird das Plasma durch ein sehr hohes Magnetfeld eingekapselt.   

In zukünftigen Fusionsleistungsreaktoren wird  Deuterium und Tritium als Fusionsbrennstoff zum Einsatz kommen. Der Kern des schweren Wasserstoffs Deuterium fusioniert mit dem Kern des überschweren Wasserstoffs Tritium zum Helium-4-Kern, dem sog. α-Teilchen (zwei Protonen, zwei Neutronen) unter Aussendung eines Neutrons. 80% der freiwerdenden Energie ist an das Neutron gebunden, das als neutrales Teilchen ungehindert das Magnetfeld durchdringen kann und im dahinterliegenden Blanket (funktionale Reaktorwand) abgebremst wird. Die dabei entstehende Wärme kann über einen konventionellen Dampfkreislauf in Elektrizität umgewandelt werden.

Deuterium ist zu ca. 0,015% im natürlichen Wasser enthalten und somit fast unbegrenzt verfügbar. Tritium wird im Blanket des Fusionsreaktors durch die Reaktion eines Neutrons mit Lithium hergestellt. Lithium ist etwa gleichmäßig in der Erdkruste vorhanden, der Gesamtvorrat wird auf 100 Millionen Tonnen geschätzt.

Fusion hat viele potenzielle Vorteile, unter anderem eine praktisch grenzenlose Brennstoffversorgung, keine Produktion von langlebigen radioaktiven Materialien, keine CO₂-Emissionen im Betrieb, und deshalb klimaneutral. Alle diese Eigenschaften machen die Fusionsenergie zu einer sicheren, nachhaltigen und umweltfreundlichen attraktiven Energiequelle für die zukünftige Stromversorgung.