Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
Sichere, quasi unerschöpfliche Energiequelle der Zukunft
Das Leben auf der Erde basiert auf der Sonnenstrahlung. Deren Energie speist sich aus der seit Milliarden Jahren anhaltenden Fusion von Wasserstoff zu Helium. Bei der Fusion verschmelzen leichte Atomkerne zu einem schwereren Kern, was enorme Energiemengen freisetzt. Diese unerschöpfliche, klimaneutrale und grundlastfähige Energiequelle soll künftig auch auf der Erde nutzbar werden. Forschungseinrichtungen, Industrieunternehmen und Start-ups in aller Welt arbeiten intensiv an Konzepten und Technologiebausteinen für Kernfusionskraftwerke.
Als besonders aussichtsreich gilt die Fusion der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium zu Helium. Damit diese Reaktion ablaufen kann, müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Dazu zählen unter anderem Temperaturen von etwa 150 Millionen Grad Celsius. Erst unter diesen extremen Bedingungen überwinden die positiv geladenen Kerne ihre gegenseitige Abstoßung, den sogenannten Coulomb-Wall, und nähern sich bis auf etwa einen Femtometer an. In diesem Abstand wirkt die starke Kernkraft, die Deuterium und Tritium zu einem Heliumkern verschmelzen lässt. Dabei entsteht zusätzlich ein freies Neutron.
Die Masse der Ausgangsisotope ist dabei größer als die Summe der Massen des entstehenden Heliumkerns und des freigesetzten Neutrons. Der dabei entstehende Massendefekt wird gemäß Einsteins Äquivalenz von Masse und Energie in Bindungsenergie umgewandelt. Pro Fusionsreaktion werden 17,6 Megaelektronenvolt (MeV) frei, davon 14,1 MeV in Form der kinetischen Energie des Neutrons. Hochgerechnet entspricht das rund 92 000 Kilowattstunden Energie pro Gramm Deuterium-Tritium-Gemisch.
Zur Einordnung: Aus 1 kg Deuterium-Tritium-Gemisch ließe sich theoretisch so viel Energie gewinnen wie aus etwa 10 Millionen Litern Diesel oder aus rund 20 000 Tonnen Braunkohle.
