Suchen

Fusions-Forschungsprojekt ITER Sensorik für das Sonnenfeuer auf der Erde

| Autor / Redakteur: Monika Weiner / Rainer Graefen

Für das internationale Fusions-Forschungsprojekt ITER entwickeln Fraunhofer-Forscher einen Sensor, der extremer Hitze und hohen Drücken standhalten muss. Denn ITER holt das Sonnenfeuer auf die Erde.

Firma zum Thema

So soll das ITER-Areal (International Thermonuclear Experimental Reactor) aussehen, wenn alles fertiggestellt wurde. Das erste Plasma soll 2020 erzeugt werden.
So soll das ITER-Areal (International Thermonuclear Experimental Reactor) aussehen, wenn alles fertiggestellt wurde. Das erste Plasma soll 2020 erzeugt werden.
(Bild: ITER)

Theoretisch lassen sich die Energieprobleme der ständig wachsenden Weltbevölkerung ganz leicht lösen. Alles, was man braucht, ist Wasserstoff – ein Element, das im Universum reichlich vorhanden ist. Bringt man die Kerne von Wasserstoffatomen zum Verschmelzen, entsteht Helium und dabei wird Energie frei. Viel sogar: In einem einzigen Gramm Wasserstoff steckt der Energieinhalt von mehr als acht Tonnen Erdöl. Dieser Fusionsprozess erzeugt seit Jahrmillionen im Inneren der Sterne Licht und Wärme. Das Prinzip hat sich also mehr als bewährt.

Bildergalerie
Bildergalerie mit 19 Bildern

Kein Wunder, dass Forscher auf der ganzen Welt davon träumen, die schier unerschöpfliche Energiequelle auch auf der Erde anzuzapfen. Dies ist freilich nur möglich, wenn man ähnliche Bedingungen schafft, wie sie im Inneren eines Sonnenofens herrschen: Der Wasserstoff muss auf über hundert Millionen Grad erhitzt und verdichtet werden. Die extremen Temperaturen und Drücke sind notwendig, um die abstoßende Kraft, welche die positiv geladenen Atomkerne auf Distanz hält, zu überwinden.

In kleinen Forschungsreaktoren ist es bereits gelungen, für kurze Zeit Wasserstoff so weit zu konzentrieren, dass er zu Helium fusioniert. Energie wurde damit bisher allerdings keine gewonnen – der Stromverbrauch der Reaktoren war weit höher als der Output. Der endgültige Beweis, dass sich durch Verschmelzung von Wasserstoff tatsächlich Strom für die Netze produzieren lässt, steht daher immer noch aus.

Fusion auf der Erde: ein teures Ziel

Den Durchbruch soll jetzt ITER bringen, der „International Thermonuclear Experimental Reactor“. Ein Mammut-Projekt, in dem die Forschungspartner – Europa, Japan, Russland, die USA, China und Südkorea – ihr Know-how bündeln. 5,5 Milliarden Euro investieren sie in ITER, hunderte von internationalen Teams sind an der Planung und Realisierung beteiligt. Anfang des nächsten Jahrzehnts soll der Reaktor im südfranzösischen Cadarache in Betrieb gehen. Wenn alles klappt wie geplant, läuft der Fusionsprozess nach dem Zünden bis zu 60 Minuten stabil weiter.

Herzstück der Anlage wird ein ringförmiges Vakuumgefäß, umgeben von supraleitenden Magnetspulen. Auf den Konstruktionszeichnungen sieht es aus wie ein überdimensionaler Donut. In seinem Inneren wollen Wissenschaftler sonnenähnliche Verhältnisse schaffen:

Das Gas im Vakuumgefäß wird mit Mikrowellenstrahlung angeregt. Dabei verliert der Wasserstoff seine Elektronen – es entsteht ein Plasma aus positiv geladenen Ionen. Diese werden in dem kreisförmigen Magnetfeld beschleunigt wie auf einer Rennbahn. Die zunehmende Temperatur und Dichte führen schließlich dazu, dass die Kerne verschmelzen.

(ID:43037810)