Konfusion um Kernfusion - wissenschaft.de
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Konfusion um Kernfusion

Sechs Thesen zur Fusionsforschung. Das angeschlagene ITER-Projekt zeigt einmal mehr, wie weit die Forschung von ihrem Ziel entfernt ist, ein funktionierendes Fusionskraftwerk zu bauen. Doch selbst wenn es einen solchen Reaktor demnächst gäbe – wären damit wirklich alle Energieprobleme gelöst?

Es bleibt spannend – sagt die Wissenschaft: „Man kann im Moment keine vernünftige Prognose über den Ausgang der Wahl stellen“, analysiert Dr. Richard Stöss, Privatdozent am Fachbereich Politische Wissenschaft der Freien Universität Berlin. „Es ist nicht unplausibel zu erwarten, daß die Wahl 1998 im Osten gewonnen oder verloren wird“, konkretisiert wenig mehr Prof. Lutz Erbring, Kommunikationsforscher an der FU.

Seit der Befragung von Vogelflug, Schafslebern und Delphi-Damen hat sich keine Erscheinung so hartnäckig der vorausschauenden Durchleuchtung entzogen wie das Verhalten des Wählers in einer Demokratie. Für die Bundestagswahl vor vier Jahren waren tiefgreifende Veränderungen in Deutschland vorausgedacht worden – es blieb alles beim alten. Der Wertewandel in der Gesellschaft sollte die etablierten Parteien zausen – die Stammwähler blieben ihrer Partei treu. Rezession, Arbeitslosigkeit und allgemeine Verunsicherung sollten an der Stabilität des Landes rütteln – Ergebnis: Bloß keine Experimente!

In diesem Jahr sieht alles ganz anders aus. Wirklich? Der Stand Ende Juni 1998: Die CDU anhaltend im Keller der Meinungsumfragen, die SPD im Höhenflug der Wählergunst. Warnung vor einer „linken Republik“ auf der eine Seite, Horrorgemälde von „sozialer Kälte“ auf der anderen. „Der Wechsel ist möglich“ versus „Die Wahl ist noch nicht gewonnen“. Rückblick 1994: Die SPD, Partei wie Kanzlerkandidat Scharping, eindeutig vor der CDU und Kanzler Kohl – bis Mitte Juni. Dann wendet sich in der 23. Woche das Blatt. „Wird es diesem Jahr wieder so sein?“ fragt sich nicht nur Richard Stöss.

Der FU-Politologe und Lutz Erbring traten 1994 dem Wähler und seinem Verhalten mit riesigem forscherischen Aufwand sehr nahe: Jeden Tag wurden bundesweit 500 Bürger befragt nach Wahlabsicht, Parteienpräferenz, Zufriedenheit, Einschätzung der allgemeinen Lage und nach dem, was sie an politisch-wirtschaftlichen Meldungen in den Medien wahrgenommen hatten. Dazu wurden, vor allem für die Arbeit der FU-Kommunikationswissenschaftler, zusätzlich Tageszeitungen, Fernsehnachrichten und rund 10000 dpa-Meldungen erfaßt und codiert.

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Während die Befragungen abgeschlossen und von Stöss ausgewertet sind, harrt die Sisyphus-Arbeit „Medieninhalte und Wählerverhalten“ der endgültigen Bearbeitung. Immerhin haben die FU-Forscher einige allgemeine Strukturen und Trends festgestellt.

Punkt eins ist für Wissenschaftler so banal wie für Politiker zwanghaft: Das Plakatieren und die sogenannte heiße Phase des Wahlkampfs sind für die Katz. Erbring: „Da geht es allenfalls noch um zwei Prozent. Die Fixierung der Groblandschaft findet viel früher statt.“

Auch die in den letzten Jahren immer wieder wissenschaftlich beschworene Abnabelung des Wählers von „seiner“ Partei hat – zumindest in Westdeutschland – nicht stattgefunden. Wie Richard Stöss in seiner Wahlanalyse „Stabilität im Umbruch“ (Westdeutscher Verlag, 1997) darlegt, sind an die Stelle einer sozialen Schichtzugehörigkeit beim Wahlverhalten allgemeine Wertvorstellungen getreten, nach denen die Parteien beurteilt und gewählt werden: Soziale Gerechtigkeit kontra Marktfreiheit und Libertarismus versus Autoritarismus sind die Konfliktlinien der nachindustriellen Gesellschaft.

Soziale Gerechtigkeit fordert sozialstaatliche Umverteilung des gesellschaftlichen Gutes und die soziale Abfederung des als notwendig erachteten Modernisierungsprozesses. Marktfreiheit soll die Wirtschaft weitestgehend von finanziellen, rechtlichen und politischen Belastungen befreien, und ihr einen selbstgesteckten Handlungsspielraum bieten. Libertarismus hat sich durch den sozialen Wandel verstärkt und fordert mehr Individualität, Freiheit und Selbstverantwortung. Autoritarismus erwächst ebenfalls aus dem sozialen Wandel, der hier jedoch Unsicherheit erzeugt und nach Ruhe, Ordnung und Orientierung rufen läßt. Dabei bewegt sich der Wähler nie auf nur einer Linie. In den komplexen nachindustriellen Gesellschaften, die sich geschlossenen Weltanschauungen entziehen, kann ein Mensch bei Umweltfragen zum Beispiel sehr libertär eingestellt sein, bei der inneren Sicherheit jedoch ausgesprochen autoritäre Lösungen bevorzugen.

Das wiederkehrende Meinungstief jeder Regierungspartei in der Mitte der Legislaturperiode erklärt Stöss so: Der Stammwähler gibt „seiner“ Partei durch die Blume der Meinungsumfragen („Ich weiß nicht, ob ich die noch mal wähle“) zu erkennen, daß er nicht mit allem einverstanden ist. Er fordert mit dieser Kommunikation über die Medien Reaktionen hervor – und seien sie nur verbal in „kämpferischen“ Reden. Wenn am Wahltag die Machtfrage gestellt wird, kehrt dieser „flexible“ Wähler wieder zurück und sorgt für Stabilität.

Die – wahlentscheidende – Beurteilung der nationalen wie privaten Wirtschaftslage schlägt immer bei der Regierung zu Buche – positiv wie negativ. Die Wirtschaftspolitik „macht“ die Regierung, sie kann sich mit den Erfolgen schmücken. Allerdings offenbart sich der Wähler dabei wieder als unfaßbares Wesen: Zu Beginn des Jahres 1994 waren wirtschaftliche Fragen für die Umfrage-Bürger wichtige Themen – kein Wunder bei grassierender Rezession und hoher Arbeitslosigkeit. Ab Februar mehrten sich die Medienmeldungen, die Regierung habe die Rezession überwunden, im Mai signalisierten die Wirtschaftsforschungsinstitute ebenfalls eine positive Entwicklung. Mit Verzögerung kamen auch die Bürger zu der Einschätzung, mit der Wirtschaft gehe es wieder bergauf. In der abgefragten Wahlabsicht stieg (23. Woche) die Regierungspartei CDU steil nach oben. Jedoch: Die Wirtschaftserholung war nur „eine öffentliche Wahrnehmung“ (Erbring) – sprich: die subjektive Beurteilung durch den Bürger: Objektiv geändert hatte sich an der wirtschaftlichen Misere gar nichts. Spätestens hier taucht die Frage nach der Medienwirkung auf – ein kitzliges Gebiet, mit dem sich alle Wissenschaftler schwertun.

Wo steht der Wähler? Die klassische Einteilung der Gesellschaft in rechts und links, Kapitalismus und Sozialismus ist einer differenzierten Wertegesellschaft gewichen. Bei der letzten Wahl 1994 ergab sich die stärkste Polarisierung zwischen den Wählern von Bündnisgrünen und Republikanern, während sich die Wähler der SPD, der Unionsparteien und der FDP um die Mitte gruppieren. Die PDS-Wähler sahen sich, wie nicht anders zu erwarten, als Sachwalter der sozialen Gerechtigkeit, wobei sie jedoch eine autoritären Partei- und Gesellschaftsstruktur ablehnten. Die Mitglieder tendieren übrigens bei allen Parteien (bis auf die der SPD) zu radikaleren Einstellungen: FDP und Union Richtung Marktfreiheit und Autoritarismus, die Republikaner weiter nach „unten“, die Grünen erheblich nach „oben“, die PDS weiter nach „links“.

Keine Probleme hat Wahlforscher Stöss dagegen mit einzelnen Trendanalysen der letzten Bundestagswahl: Über die Hälfte der Befragten wählte die gleiche Partei wie vier Jahre zuvor. Wer sich zu den „Modernisierungsgewinnern“ zählt, bleibt bei seiner früheren Wahlentscheidung. Zufriedenheit und Optimismus begünstigten bei der Wahl 1994 fast ausschließlich die Unionsparteien. Die CDU konnte ab der 23. Woche ihre Wähler deutlich aktivieren, die SPD blieb dagegen auf ihrem Stand.

In der ominösen Zeit zwischen der 21. und 24. Woche des Jahres 1994 stürzte die SPD ab, die CDU schoß raketengleich vorbei. Was war geschehen? Kommunikationsforscher Erbring zuckt die Achseln und summiert vage:

Die positiven Meldungen über die Wirtschaftserholung sickerten ins Bewußtsein. Der Kanzlerkandidat der SPD, Rudolf Scharping, benahm sich vor laufenden Kameras töricht und gratulierte Roman Herzog als einziger nicht zu seiner Wahl als Bundespräsident. Und Scharping verwechselte in der Debatte um die sogenannten Besserverdienenden „brutto“ und „netto“. Die SPD-Spitze war heillos zerstritten.

Hier Klarheit zu schaffen, ist ein sehnliches Ziel des FU-Forschers: „Es wäre schön herausfinden, was in diesen Wochen passiert ist. Welchen Anteil an dem Stimmungsumschwung haben die Wirtschaftsmeldungen gehabt, wie stark fiel Scharpings schlechtes Benehmen ins Gewicht? Unsere Hoffnung, das mit Feinanalysen bis hinunter zum Tagesereignis herauszubekommen, ist allerdings nicht sehr groß.“ Scharpings Pannen wurden 1994 weit und breit über die Medien verbreitet. Wie stark wirken Medien? Erbring kontert: „Wie stark wirkt Chemie? Bekehrungseffekte über die Medien gibt es jedenfalls nicht.“

FU-Politologe Richard Stöss sieht das anders. Nach seiner Auffassung kam der im Frühjahr 1994 jäh erwachende Wirtschaftsoptimismus nur durch die Medienmeldungen zustande, „die ständig über die Meinungen, Hoffnungen und Prognosen von sogenannten Experten, Vertretern der Wirtschaft und Wirtschaftspolitikern berichteten und damit ein Ereignis heraufbeschworen, das gar nicht stattgefunden hatte: den Wirtschaftsaufschwung“.

Sein Fazit: Wenn sich das Wahlvolk so leicht durch Wissenschaftler und Experten beeinflussen lasse, „dürften die Wahlkampfmanager künftig verstärkt auf nützliche Experten zurückgreifen.“ Und auf die Medien.

These 1

Das ITER-Konzept hat in seiner jetzigen Form keine Chance

Daß die Entwicklung eines Fusionsreaktors ein steiniger Weg sein würde, prophezeite schon 1970 der frühere Bundeswissenschaftsminister Siegfried Balke anläßlich der Zehnjahresfeier des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik: „Das Roß der Plasmaphysik wird auch in naher Zukunft nicht als strahlender Derby-Sieger im wissenschaftlichen Erfolgsrennen durchs Ziel gehen.“

Doch wie lange es dauern würde, unterschätzte man damals gewaltig. Erst rund zwei Jahrzehnte später rückte das Ziel etwas näher. Nach dem Bau und Betrieb einiger Großanlagen wie JET im britischen Culham oder TFTR im amerikanischen Princeton, die physikalische und technische Fragen der Fusion untersucht hatten, sollte in den neunziger Jahren ein Demonstrationsreaktor folgen. Michail Gorbatschow hatte das Projekt 1985 vorgeschlagen und zusammen mit Ronald Reagan und Franìois Mitterrand auf den Weg gebracht. Die Anlage wurde als Gemeinschaftsprojekt der vier großen Fusionsprogramme der Welt angelegt – Europas, Japans, der russischen Föderation und der USA.

Aufgabe von ITER soll es sein, ein ausreichend heißes und dichtes Plasma zum ersten Mal für so lange Zeit zusammenzuhalten, daß es mehr Energie liefern kann, als man hineingesteckt hat. Da dies nur ab einer bestimmten Anlagengröße möglich ist, muß ITER gewaltige Dimensionen haben: Allein das torusförmige Herz des Giganten, das aus supraleitenden Magnetspulen besteht, soll einen Durchmesser und eine Höhe von je 36 Metern haben. Da die ITER-Baukosten sehr hoch sind – nach neuen Schätzungen rund 13 Milliarden Mark ohne Personal- und Betriebskosten – sollten die Lasten auf mehrere Schultern verteilt werden. Doch seit einigen Jahren zeigen die Politiker immer weniger Neigung, Geld für physikalische Großprojekte locker zu machen. Vor allem die Verantwortlichen in den USA waren nur noch bereit, fünf Prozent der Kosten zu übernehmen.

Anne Davies, zuständig für die Fusionsforschung im amerikanischen Energieministerium, meinte Anfang Februar 1998, es sei nun Zeit für eine Neudiskussion der Realisierungschancen von ITER. „Im Topf kocht es inzwischen so heftig, daß wir den Deckel nicht mehr draufhalten sollten“, erklärte sie. „Die Leute wollen darüber sprechen, was wäre, wenn.“ Und sie meinte damit: Was wäre, wenn ITER kleiner, später oder gar nicht gebaut würde?

So kam, was kommen mußte: Der ITER-Rat, in dem Vertreter aller Teilnehmer sitzen, entschied Mitte Februar in San Diego, Kalifornien, daß eine konkrete Entscheidung über den Bau der Anlage verschoben wird. Der ITER-Kompromiß umfaßt im wesentlichen drei Punkte:

1. Der vorgelegte Designreport wurde gebilligt.

2. Die Entscheidung über den Baubeginn wurde um drei Jahre hinausgeschoben. Während dieser Zeit sollen sich die ITER-Teams mit Fragen der Genehmigung für einen solchen Testreaktor an mehreren möglichen Standorten befassen.

3. Gleichzeitig soll diese Zeit für Überlegungen genutzt werden, ob ITER nicht auch billiger zu haben ist. Dazu wurde eine Arbeitsgruppe ins Leben gerufen, die Änderungen am ITER-Design untersucht. Dabei zeichnet sich ab, daß ein etwas kleinerer Reaktor das Rennen macht, der nur die Hälfte kosten soll.

Das Plasma im „ITER-Light“ würde allerdings nicht alleine brennen, sondern müßte über eine Zusatzheizung von außen unterstützt werden. Die kleinere Maschine reiche dennoch aus, hieß es aus Kreisen der Arbeitsgruppe, alle notwendigen physikalischen und technischen Fragen im Hinblick auf die Machbarkeit eines künftigen Reaktors zu klären.

So funktioniert die Kernfusion

Die wärmenden Strahlen der Sonne stammen von Reaktionen, bei denen vier Protonen zu einem Helium-Kern verschmelzen und dabei Energie abgeben. Daß man damit auch auf der Erde gewaltige Energien freisetzen kann, bewiesen die USA, als sie 1952 die erste Wasserstoffbombe zündeten. Seitdem versuchen Physiker, das explodierende Plasma so zu zähmen, daß es zwar zündet, aber in einem Gefäß gleichmäßig brennt.

Zuerst untersuchte man das Prinzip der Magneteinschlußfusion, bei dem das 100 Millionen Grad heiße Brennstoffgas aus ionisierten Atomkernen und Elektronen – das sogenannte Plasma – in einem Magnetkäfig eingesperrt ist. Nach diesem Konzept soll auch ITER (Internationaler Thermonuklearer Experimental-Reaktor) arbeiten. Entscheidende Größe, die den Physikern Kopfzerbrechen bereitet, ist die sogenannte Energieeinschlußzeit. Sie muß mindestens zwei Sekunden betragen, andernfalls entweicht die Energie des Plasmas zu schnell aus dem Magnetkäfig, und das Fusionsfeuer erlischt.

Es gibt verschiedene Reaktionswege mit unterschiedlichen Teilchensorten, die zu einer Fusion führen. Die ergiebigste ist die Deuterium-Tritium-Reaktion, bei der die schweren Varianten des Wasserstoffs – Deuterium (ein Proton plus ein Neutron) und Tritium (ein Proton, zwei Neutronen) – miteinander verschmelzen. Dabei entsteht ein HeliumKern sowie ein energiereiches Neutron, dessen Energie über einen Wärmetauscher eine Turbine antreibt. Ein Kilogramm des Brennstoffs enthält soviel Energie wie 250 Kilogramm Uran oder 3500 Tonnen Steinkohle.

bdw-Wertung

ITER in seiner geplanten Form ist zu teuer und wird nicht gebaut. Eine abgespeckte Version wäre ein Kompromiß, der alle zufriedenstellt. Die Forscher müssen sich fragen lassen, warum sie erst jetzt darauf kommen.

These 2

Alternative Fusionskonzepte halten nicht, was sie versprechen

Eine Zukunft ohne ITER“, prophezeite das amerikanische Wissenschaftsmagazin Science Anfang des Jahres und präsentierte die Trägheitsfusion als Alternative zur Magneteinschlußfusion à la ITER. Damit greifen die Amerikaner auf das Prinzip der Wasserstoffbombe zurück. Ein Kügelchen des Brennstoffs aus Deuterium und Tritium wird so extrem verdichtet, daß die Fusionsreaktion zustande kommt.

Eine riesige Testanlage zur Trägheitsfusion – die National Ignition Facility (NIF) – plant das Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien. 192 der weltstärksten Laser, die zusammen den Platz eines Fußballstadions einnehmen, schießen mit einer Leistung von 500000 Gigawatt in einen Hohlraum, in dessen Zentrum ein Brennstoffkügelchen aus Deuterium und Tritium liegt, nicht größer als eine Erbse. Die plötzlich verdampfende Hülle des Kügelchens drückt durch ihren Rückstoß das Innere der Kugel so zusammen, daß in dem Brennstoffgemisch Kerne zu Helium verschmelzen. Diese Reaktion dauert nur den Bruchteil einer milliardstel Sekunde und entspricht einer Sprengkraft von 50 Kilogramm TNT. Zum Vergleich: Die erste Wasserstoffbombe, die 1952 gezündet wurde, kam auf drei Millionen Tonnen TNT.

Das Pentagon ist größter Geldgeber und auch größter Nutznießer der rund zwei Milliarden Mark teuren Anlage. In erster Linie sollen ab 2004 Bombenexplosionen simuliert werden. Dennoch werden auch zivile Nutzer die Gelegenheit haben, an NIF Studien für ein künftiges Fusionskraftwerk zu treiben. Doch wie man zum Beispiel die explosionsartig frei werdende Energie ableiten will, ist ebenso unklar wie die Frage, wie man mit einer Anlage, die nur alle drei Stunden einen Laserschuß erlaubt, kontinuierlich Strom erzeugen kann. Frühestens 2020 sei man in der Lage, einen Testreaktor ähnlich ITER zu bauen, heißt es am Lawrence Livermore National Laboratory.

„Die Inertialfusion hat ihre physikalische Machbarkeit längst bewiesen, doch es fehlen noch viele Schritte zu einem energieliefernden Reaktor“, sagt Prof. Karl Lackner, Direktoriumsmitglied am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP). Lackner bezweifelt, daß die Amerikaner überhaupt dieses Ziel verfolgen. Die USA hätten kein Interesse an einer Energiepolitik über die nächsten Jahrzehnte hinaus, was ihre Zurückhaltung bei ITER erkläre. Statt dessen sollen die Gelder für Bau und Forschung an der NIF direkt den amerikanischen Labors und Universitäten zugute kommen.

In den USA erlebt derzeit der sogenannte Fusionsreaktor mit Feldumkehr eine Renaissance. Bei dem 40 Jahre alten Konzept wird das Plasma ebenfalls magnetisch eingeschlossen, allerdings mit einer wesentlich einfacheren Technik. Der Reaktor besteht aus einem Zylinder, der von starken Magnetspulen umhüllt ist. Die Magnetfelder halten Protonen und Bor-11-Teilchen gefangen, die in einem wenige Zentimeter dünnen Schlauch spiralförmig um die Mittelachse rotieren. Verschmilzt ein Proton mit einem Bor-Atom, entstehen drei Helium-Kerne, deren Energie in einem umgekehrten Zyklotron – einem Teilchenbeschleuniger – entnommen wird. Die Helium-Kerne werden darin abgebremst und erzeugen elektrischen Strom – ohne Umweg über Dampfgeneratoren.

„Die Maschine ist sehr interessant“, findet Dr. Arthur Carlson vom IPP. Das Max-Planck-Institut hat sich früher mit dem Konzept beschäftigt, dieses Engagement jedoch aufgegeben zugunsten der vielversprechenderen Magneteinschlußfusion. Carlson ist skeptisch, daß sich damit wirklich ein Reaktor bauen läßt. Zum einen sei die Energiebilanz schlecht, weil mehr Heizenergie aufgewandt werden muß, als man als Fusionsenergie erhält, zum anderen sei das Plasma im Reaktor sehr instabil. Wenn überhaupt, so zeigen Carlsons Rechnungen, würde der Reaktor nicht mit dem Bor-Protonengemisch sondern eher mit einem Deuterium-Tritium-Gemisch funktionieren. Doch damit wäre der Vorteil dahin, einen Reaktor ohne radioaktiven Brennstoff zu betreiben.

bdw-Wertung

Im Gegensatz zu ITER, dessen physikalische Machbarkeit als gesichert gilt, sind alternative Fusionskonzepte aufgrund vieler offener technischer Fragen kaum mehr als Science-fiction. In den nächsten 30 Jahren wird es keinen Fusionsreaktor geben – egal nach welchem Prinzip.

These 3

Die Fusionsforschung muß Know-how für die High-Tech-Industrie liefern

Die vielen Millionen, die für manche Projekte der Grundlagenfor- schung ausgegeben werden, lassen sich leichter rechtfertigen, wenn das Geld der Industrie zugute kommt und die Firmen den Gewinn an Know-how in erfolgreiche Produkte und Arbeitsplätze ummünzen können. Das Institut für Plasmaphysik in Garching besaß 1997 zwölf Patente, wovon drei im vergangenen Jahr angemeldet wurden. Vereinzelt gibt es Unternehmensausgründungen, zum Beispiel in der Oberflächenanalytik. Für eine Einrichtung, die 147 Millionen Mark pro Jahr verbraucht, klingt das wenig. Die IPP-Verantwortlichen betonen, daß die Konzentration auf das Fernziel „Reaktor zur Stromerzeugung“ keine anwendungs-nähere Forschung erlaube.

Eine Auflistung der Spinoffs, die das Fusion Evaluation Board 1996 für die Europäische Kommission zusammengestellt hat, enthält dennoch einige interessante Anwendungen: Reinigung von Kraftwerksabgasen mittels Plasmatechnik, Plasmabeschichtung von Werkstoffen, Ätzen von Halbleitern im Plasma, energiesparende Leuchten mit mikrowellengetriebenen Plasmen.

Die Studie kommt zu dem Schluß, daß jede in die Fusionsforschung gesteckte Mark der Industrie mit etwa zwei Mark zugute kommt, weil die Firmen dieses Know-how für weitere Produkte nutzen können – ein Wert, der auch für andere Großexperimente wie am Kernforschungszentrum CERN in Genf gilt. Wichtig, so die Autoren der Studie, sei die enge Einbindung der Firmen in Bau und Betrieb des Experiments.

„Die Anforderungen der Fusionsforschung treiben uns an die Grenzen der Technologie und helfen, unsere Produktpalette zu vergrößern“, schreibt die britische Firma Dunlop Aviation Braking Systems, die Bremsanlagen für Flugzeuge entwickelt. Für JET, die derzeit größte Fusionsanlage der Welt, liefert die Firma Kohlenstoffverkleidungen für das Innere des Plasmagefäßes.

bdw-Wertung

Ob sich ein Land den kleinen, aber feinen Spin-off der Fusionsforschung – dazu gehören selbstverständlich auch gut ausgebildete Physiker – leisten will, müssen die Politiker entscheiden. Allein die Aussicht auf einen Fusionsreaktor würde die Investitionen nicht rechtfertigen.

These 4

Ein Fusionsreaktor erfordert strenge Sicherheitsvorkehrungen

Der entscheidende Unterschied zum Spaltungsreaktor besteht darin, daß ein Fusionskraftwerk aus physikalischen Gründen nicht außer Kontrolle geraten kann. Es gibt keine Kettenreaktion, die sich aufschaukeln könnte. Trotzdem kann es zu Schäden am Reaktor kommen – zum Beispiel wenn die Supraleitung der Magnete zusammenbricht und die hohe magnetische Energie mit einem Schlag frei wird. Das Bersten des Reaktors sowie elektrische Überschläge bei Kurzschlüssen wollen die Konstrukteure durch technische Maßnahmen ausschalten.

Der radioaktive Brennstoff eines Fusionsreaktors besteht aus dem Wasserstoff-Isotop Tritium. Es ist sehr leicht, entweicht durch kleinste Lecks und dringt in Metalle und andere Materialien ein. Tritium zerfällt mit einer Halbwertszeit von 12,3 Jahren. Die dabei ausgesandte Beta-Strahlung läßt sich leicht abschirmen. Kritisch wird es, wenn Tritium durch Wunden, mit der Nahrung oder durch Einatmen in den Körper gelangt. Dort wird es in Wassermoleküle eingebaut und schädigt lebende Zellen. Erst nach 20 bis 550 Tagen hat es der Körper wieder ausgeschieden.

Doch es gibt im Fusionsreaktor noch eine zweite Quelle radioaktiver Strahlung: die durch Fusionsneutronen aktivierten Wände. Die Physiker hoffen, durch sorgfältige Auswahl der Wandmaterialien und durch die Kontrolle der Verunreinigungen im Plasma die Aktivierung möglichst gering zu halten. Bei Wänden aus Metall wäre die Menge der Materialien mit kurzlebiger Radioaktivität vergleichbar mit der in heutigen Spaltungsreaktoren. Bei neuen Materialien wie Keramik wäre die Radioaktivität geringer.

Muß wegen eines Störfalls der Reaktor plötzlich abgeschaltet werden, ist die Abfuhr der Wärmeenergie nicht so schwierig wie in einem Spaltreaktor. Der restliche Brennstoff im Reaktorgefäß wäre innerhalb einer Minute verbrannt. Da die Leistungsdichte im Fusionsreaktor relativ niedrig ist – mit einem Watt pro Kubikzentimeter entspricht sie etwa der einer Glühbirne -, wird kaum Wärme nachgeliefert. Ohne Kühlung würde die Temperatur nach dem Abschalten in den Wänden durch radioaktive Zerfälle über Wochen auf mehrere hundert Grad Celsius ansteigen und dann wieder langsam abklingen.

bdw-Wertung

Gegen eine Katastrophe vom Ausmaß Tschernobyls wäre eine Fusionsreaktor immun. Dennoch enthält er radioaktives Material, das strenge Sicherheitsvorkehrungen erfordert – eine schwere Hypothek für die Aktzeptanz in der Öffentlichkeit.

These 5

Die „saubere“ Kernfusion ist eine Illusion

Die Neutronen, die bei der Kernfusion entstehen, aktivieren die Wand des Plasmagefäßes, die Spulen, sämtliche Zu- und Ableitungen sowie das Stützgerüst des Reaktors. Sie erzeugen zum Teil langlebige radioaktive Stoffe. Welche Stoffe das sind und wie lange und intensiv sie strahlen, hängt von den verwendeten Materialien ab – meist metallischen Legierungen. Bei Legierungen aus Niob und Molybdän oder Stahl ist die Aktivierung stärker und länger, bei Aluminium und Vanadium dagegen geringer. Aus Sicht des Strahlenschutzes wäre ein Plasmagefäß aus Vanadium wünschenswert, aber das Material ist selten und teuer.

Die Komponenten im Inneren des Plasmagefäßes müssen regelmäßig erneuert werden, weil die Metalle unter dem Neutronenbombardement verspröden. Wegen der hohen Strahlung im Inneren des Reaktors muß dies mit Hilfe ferngesteuerter Roboter geschehen. Dabei entstehen weitere Abfälle: Fenster, Antennen, Flansche, Bälge, Filter, Pumpen. Man plant, den gesamten radioaktiven Müll für Jahrzehnte im Reaktorgebäude zwischenzulagern. Durch Einschmelzen könnte man den größten Teil des Tritiums entfernen. Doch dazu ist eine Wiederaufbereitungsanlage auf dem Reaktorgelände notwendig.

Bei einer Lebensdauer von 30 Jahren erzeugt der Reaktor 16000 Tonnen Abfall. Wird er abgerissen, sind es nochmal 42000 Tonnen. Eine Studie der Europäischen Kommission kam 1995 zu dem Ergebnis, daß die gesamte radioaktive Abfallmenge eines Fusionsreaktors vergleichbar ist mit der eines Spaltreaktors.Allerdings entwickele das strahlende Material nur in den ersten Jahren so viel Wärme, daß es aktiv gekühlt werden muß, so der Report.

Bei 90 Prozent des Abfalls würde die Radioaktivität nach 50 Jahren so weit abklingen, daß er ohne Bedenken in die Umwelt freigesetzt werden könnte. Der Rest müßte in unterirdische Endlager gebracht werden. Nach 100 Jahren ist auch diese Radioaktivität so weit gesunken, daß sie mit den Schlacken aus Kohlekraftwerken vergleichbar ist.

bdw-Wertung

Ein Fusionsreaktor ist im Vergleich zu einem Kernkraftwerk das kleinere Übel. Doch angesichts der zunehmenden Widerstände in der Bevölkerung gegen alle Arten von Atommülltransporten, Wiederaufbereitungsanlagen und Endlager wird ein Fusionsreaktor politisch kaum durchsetzbar sein.

These 5

Die „saubere“ Kernfusion ist eine Illusion

Die Neutronen, die bei der Kernfusion entstehen, aktivieren die Wand des Plasmagefäßes, die Spulen, sämtliche Zu- und Ableitungen sowie das Stützgerüst des Reaktors. Sie erzeugen zum Teil langlebige radioaktive Stoffe. Welche Stoffe das sind und wie lange und intensiv sie strahlen, hängt von den verwendeten Materialien ab – meist metallischen Legierungen. Bei Legierungen aus Niob und Molybdän oder Stahl ist die Aktivierung stärker und länger, bei Aluminium und Vanadium dagegen geringer. Aus Sicht des Strahlenschutzes wäre ein Plasmagefäß aus Vanadium wünschenswert, aber das Material ist selten und teuer.

Die Komponenten im Inneren des Plasmagefäßes müssen regelmäßig erneuert werden, weil die Metalle unter dem Neutronenbombardement verspröden. Wegen der hohen Strahlung im Inneren des Reaktors muß dies mit Hilfe ferngesteuerter Roboter geschehen. Dabei entstehen weitere Abfälle: Fenster, Antennen, Flansche, Bälge, Filter, Pumpen. Man plant, den gesamten radioaktiven Müll für Jahrzehnte im Reaktorgebäude zwischenzulagern. Durch Einschmelzen könnte man den größten Teil des Tritiums entfernen. Doch dazu ist eine Wiederaufbereitungsanlage auf dem Reaktorgelände notwendig.

Bei einer Lebensdauer von 30 Jahren erzeugt der Reaktor 16000 Tonnen Abfall. Wird er abgerissen, sind es nochmal 42000 Tonnen. Eine Studie der Europäischen Kommission kam 1995 zu dem Ergebnis, daß die gesamte radioaktive Abfallmenge eines Fusionsreaktors vergleichbar ist mit der eines Spaltreaktors. Allerdings entwickele das strahlende Material nur in den ersten Jahren so viel Wärme, daß es aktiv gekühlt werden muß, so der Report.

Bei 90 Prozent des Abfalls würde die Radioaktivität nach 50 Jahren so weit abklingen, daß er ohne Bedenken in die Umwelt freigesetzt werden könnte. Der Rest müßte in unterirdische Endlager gebracht werden. Nach 100 Jahren ist auch diese Radioaktivität so weit gesunken, daß sie mit den Schlacken aus Kohlekraftwerken vergleichbar ist.

bdw-Wertung

Ein Fusionsreaktor ist im Vergleich zu einem Kernkraftwerk das kleinere Übel. Doch angesichts der zunehmenden Widerstände in der Bevölkerung gegen alle Arten von Atommülltransporten, Wiederaufbereitungsanlagen und Endlager wird ein Fusionsreaktor politisch kaum durchsetzbar sein.

These 6

Die Kernfusion ist nicht die Lösung aller Energieprobleme

Der Engpaß ist abzusehen: Die Weltbevölkerung wird bis zum Jahr 2050 auf über zehn Milliarden Menschen zunehmen. Damit wird auch der globale Energiebedarf steigen – verstärkt durch die Tatsache, daß auch unterentwickelte Länder ihren Lebensstandard verbessern wollen.

Da heute rund 85 Prozent des Weltenergiebedarfs durch fossile Energieträger wie Kohle, Öl und Erdgas gedeckt werden, läßt sich anhand der bekannten Lagerstätten errechnen, wie lange die Vorräte noch reichen werden. Auch wenn die Aussagen darüber schwanken – in etwa 100 Jahren dürfte das Ende der Fahnenstange zumindest für Öl und Erdgas erreicht sein. Verschärft wird der Druck zum Verzicht auf fossile Energieträger durch den Treibhauseffekt.

Langfristig bedarf es deshalb alternativer Energiequellen. Die Kernfusion, die als Brennstoff Deuterium und Tritium benötigt, kennt keine Rohstoffprobleme. Deuterium ist überall in der Natur vorhanden. Die Weltmeere würden genügend Deuterium für Billiarden Jahre liefern. Das schwere Wasserstoff-Isotop Tritium ist radioaktiv und bleibt in der Natur nicht erhalten. Man muß es künstlich im Reaktor herstellen. Dazu benutzt man die schnellen Neutronen, die bei der Kernfusion entstehen. Sie können aus Lithium den Brennstoff Tritium erbrüten.

Die heute bekannten Lithium-Reserven in der Erdkruste reichen für mehrere 100000 Jahre. Hinzu kommen die Lithiumvorräte in den Weltmeeren, die auf rund 1011 Tonnen geschätzt werden. Die Frage der Energieträger wäre also mit der Kernfusion gelöst. Ein weiterer Pluspunkt: Auch Kohlendioxid wird bei ihr nicht emittiert. Trotzdem wären Fusionsreaktoren nicht die Lösung aller Energieprobleme der Welt. Dies hat mehrere Gründe: l Ein Fusionsreaktor muß aus physikalischen Zwängen eine bestimmte Mindestgröße haben. Er wird mindestens 1300 Megawatt Strom erzeugen – soviel wie die größten Kernkraftwerke. In erster Linie würden große Ballungsräume und Industriezentren profitieren. l Technisch komplizierte High-Tech-Anlagen sind ungünstig für die Dritte Welt, wo es an gut ausgebildeten Fachkräften mangelt. Die Erfahrung hat gelehrt, daß komplizierte Großanlagen wie der Schnelle Brüter meist ein Irrweg waren. l Strom ohne Unterbrechung kann auch ein Fusionskraftwerk nicht liefern: Wegen der komplizierten Wartungsarbeiten befürchten Experten Ausfallzeiten von rund 25 Prozent.

Dr. Thomas Hamacher vom Institut für Plasmaphysik rechnet bei einem Fusionsreaktor mit Stromerzeugungskosten von 15 bis 20 Pfennig pro Kilowattstunde. Ob die regenerativen Energiequellen dazu wirtschaftlich konkurrenzfähig sein werden, ist heute noch nicht abzusehen. In 50 Jahren, wenn der erste kommerzielle Fusionsreaktor frühestens in Betrieb gehen kann, dürfte diese Frage aber längst entschieden sein. Fällt sie zugunsten von Sonnen-, Wind- und Biostrom aus, wären 90 Jahre teure Fusionsforschung umsonst gewesen.

Doch weil man das nicht sicher weiß, plädieren die Fusionsforscher dafür, den Fusionsreaktor als Option zu entwickeln. „Langfristig bleiben uns nur die Kernfusion und die regenerativen Energiequellen als Option“, sagt Prof. Gerd Wolf, Fusionsphysiker am Forschungszentrum Jülich. „Ich halte es für riskant, sich schon jetzt auf eine festzulegen.“ Nach 50 Jahren ist die Gesundheitsbedrohung durch radioaktive Abfälle bei einem Fusionskraftwerk etwas geringer als bei einem Kohlekraftwerk und sehr viel niedriger als bei einem Kernkraftwerk.

Was wurde aus der kalten Fusion

1989 sorgten die Chemiker Martin Fleischmann und Stanley Pons für Furore mit ihrer Ankündigung, ihnen sei die Kalte Kernfusion gelungen – ohne aufwendige Plasmaheizung und Magneteinschluß, sondern quasi in ein paar Reagenzgläsern auf dem Labortisch. Die Meldung entpuppte sich schnell als Ente, Pons und Fleischmann hatten stümperhafte experimentelle Fehler gemacht.

Dennoch durften die beiden Wissenschaftler bis Ende letzten Jahres mit Unterstützung durch japanische Geldgeber an der französischen Mittelmeerküste ihre Forschungen weiterbetreiben. 1993 sorgten die beiden mit einer Verleumdungsklage gegen die italienische Zeitung La Repubblica für Schlagzeilen. Das Blatt hatte geschrieben, daß die Kalte Fusion ein Irrtum sei. 1996 entschied ein Gericht zugunsten der Zeitung. Im vergangenen Jahr haben sich auch die japanischen Sponsoren zurückgezogen, nur einige Seiten im Internet zeugen noch von der Hartnäckigkeit einiger Unverbesserlicher.

bdw-Wertung

50 Jahre sind zu lang, um auf die Kernfusion als Lösung der Energieprobleme zu hoffen. Die Förderung regenerativer Energiequellen sollte Vorrang haben. Die Fusionsforschung als Option hat nur eine Chance, wenn sie im internationalen Konsens vorangetrieben wird.

Infos im Internet

ITER-Projekt: http://www.iter.org/

Institut für Plasmaphysik: http://www.ipp.mpg.de/

Laserfusion an NIF: http://lasers.llnl.gov/lasers/nif.html

Brigitte Röthlein / Bernd Müller

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Se|da|ti|vum  〈[–vum] n.; –s, –va [–va]; Pharm.〉 = Beruhigungsmittel; oV Sedativ ... mehr

Af|fi|na|ti|on  〈f. 20; unz.; Chem.〉 Scheidung von legierten Metallen

kern|phy|si|ka|lisch  〈Adj.〉 auf Kernphysik beruhend, mit ihren Methoden

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