Heiße Experimente in Greifswald

Energie für die Ewigkeit: Wissenschaftler proben jetzt die Kernfusion

Greifswald. Sein Arbeitsplatz könnte die Welt verändern: Christoph Marquardt zwängt sich in einen Stahlbehälter, der aussieht wie eine Raumkapsel, die auf die Erde geplumpst ist. Der Monteur zieht sich Gummihandschuhe an, verschraubt Wärmeschutzbleche: „Die dürfen weder Öl noch Fett abbekommen. Absolute Reinheit ist unverzichtbar.“ Er arbeitet an einem wichtigen Modul einer Anlage, die der Menschheit eine ganz neue Energiequelle erschließen soll.

Wir sind in Greifswald an der Küste Mecklenburg-Vorpommerns. Hier wollen 400 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker das Höllenfeuer der Sonne auf der Erde entfachen. Mit mehr als 100 Millionen Grad heißem Plasma schaffen sie die Voraussetzung zur Kernfusion.

„Würde das gelingen, könnte die wachsende Weltbevölkerung für Tausende von Jahren mit Strom und Wärme versorgt werden“, sagt Professor Thomas Klinger, Leiter des Greifswalder Projekts am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik. „Wir wären mit einem Schlag alle Energieprobleme los.“

Die Kernfusion sei umweltfreundlich – und zum Einsatz kämen nahezu unerschöpfliche Rohstoffe. Beim Aufeinanderprallen von insgesamt einem Gramm zweier Wasserstoffarten wird so viel Energie frei wie beim Verbrennen von elf Tonnen Steinkohle. Ohne klimaschädliches Kohlendioxid freizusetzen. Die Zutaten zur Kernfusion stammen aus Wasser und Gestein: Deuterium ist im Meer reichlich vorhanden, Tritium lässt sich aus dem Lithium in der Erdkruste gewinnen.

Ein Monstrum hinter dicken Betonmauern

Die Hoffnung der Greifswalder auf günstige Energie im Überfluss hat einen Namen: „Wendelstein 7-X“ heißt die fünf Meter hohe und 725 Tonnen schwere Anlage. Sie brummt hinter fetten Betonmauern und einem zwei Meter dicken und zehn Meter hohen Betonrolltor. Ein Monstrum aus Rohren, Kabeln und glänzenden Verkleidungen.

Mit zehn zusammengeschweißten Kapseln von der Art, wie Monteur Marquardt sie gerade ausstattet, kommt die Anlage auf einen Durchmesser von 16 Metern. Diese Kapseln spielen die entscheidende Rolle, wenn die Wissenschaftler das Prinzip der Sonne nutzen: Der Himmelskörper produziert unendlich viel Wärmeenergie durch Kernfusion, also das Verschmelzen von Wasserstoff-Atomen zu Helium. Um das auf der Erde hinzukriegen, müssen die Forscher Unvorstellbares leisten. Mit zehn Mikrowellensendern, jeder so stark wie 1.000 Herdplatten, erhitzen sie den Wasserstoff auf 100 Millionen Grad. Dabei entsteht glühendes Plasma. Das ist die Bedingung, damit Wasserstoff zu Helium verschmelzen und Energie freiwerden kann.

So überzeugend das klingt, es gibt auch Skeptiker. Matthias Englert zum Beispiel, Experte für Nukleartechnik am Darmstädter Öko-Institut: „Wenn die Kernfusion funktioniert, wäre sie zwar eine Option. Man handelt sich jedoch auch Nachteile ein, wie radioaktive Abfälle.“

Ein Einwand, auf den die Greifswalder diese Antwort haben: „Richtig, auch bei der Fusion entstehen radioaktive Rückstände“, sagt Projektleiter Klinger, „doch hochradioaktive Abfälle wie bei einem Atommeiler fallen nicht an.“ Deshalb sei eine Unterbringung in einem speziellen Endlager nicht erforderlich.

Die Fusionsreaktion sei keine Kettenreaktion, zu einem GAU könne es daher nicht kommen. „Nach einer Minute ist das Plasma verbrannt. Die Fusion muss mühsam in Gang gehalten werden wie eine schwach glimmende Flamme.“

Moment mal: eine schwach glimmende Flamme von 100 Millionen Grad, zehnmal heißer als im Inneren der Sonne?

Schon bei geringen Temperaturabweichungen klappt die Kernfusion nicht mehr, die in den zehn zu einem Ring zusammengeschlossenen Kapseln vor sich geht. Auf keinen Fall darf das Plasma deren Außenwand berühren. Denn dann kühlt es ab. Die Lösung des Problems beschreibt der Wissenschaftler so: „Wir halten das Plasma mit starken Magneten in der Schwebe und dadurch auf Abstand zu den Außenwänden.“

Wettstreit mit Forschern in aller Welt

In Greifswald werden 70 supraleitende Magnetspulen das Plasma in der Schwebe halten. Mit dieser Anlage betreten die Physiker Neuland. Sie liefern sich einen spannenden Wettstreit mit rund 5.000 Wissenschaftlern weltweit.

Unterstützt wird das teure Unterfangen aus Fördertöpfen von der EU, dem Bund und dem Land Mecklenburg-Vorpommern. Und die müssen kräftig investieren. Von 500 Millionen auf mehr als 1 Milliarde Euro sind die Projektkosten in den vergangenen 14 Jahren des Aufbaus angestiegen.

Auch das ruft Kritiker auf den Plan. So sagt Matthias Englert vom Öko-Institut: „Die Kernfusion ist eine Wette auf die Zukunft, die viel Geld kostet. Geld, das zur Förderung erneuerbarer Energien wie Sonne, Wind und Biomasse ebenfalls dringend benötigt wird.“

Die Aussicht auf saubere und unerschöpfliche Energie aber treibt die Greifswalder unermüdlich an: „Noch in diesem Jahr soll es losgehen“, sagt Professor Klinger. So wie Kinder auf das Christkind warten die Wissenschaftler tagtäglich auf das Eintreffen der Betriebsgenehmigung durch die Behörden. Strom allerdings kann die Anlage Wendelstein 7-X nicht liefern.

„Dafür ist sie zu klein“, sagt Klinger. „Wir wollen zeigen, dass die Technik funktioniert. Im Jahr 2050 könnte ein erstes Kraftwerk gebaut werden.“ Und Energie ohne Ende liefern, wenn die Brennstoffe Deuterium und Tritium zu Helium verschmelzen.

Für dieses Ziel wird Monteur Christoph Marquardt sich noch oft wie ein Astronaut in die enge Kapsel zwängen.


So funktioniert die Kernfusion

Im Reaktor werden die Wasserstoffatome Deuterium und Tritium auf 100 Millionen Grad erhitzt. Es entsteht ein Plasma, das durch Magnete in der Schwebe gehalten wird. Die Kerne prallen aufeinander und verschmelzen, ein neuer Atomkern entsteht. Der gibt ein Neutron ab: Das prallt an die Wand und gibt Wärmeenergie ab. Damit lässt sich Dampf für Stromturbinen erzeugen. Übrig bleibt ein Helium-Atom.

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