Sternenfeuer auf der Erde - wissenschaft.de
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Sternenfeuer auf der Erde

Bildstrecke Wendelstein 1

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Inspektion im Herzen des Reaktors: Das Gefäß ist durch Kacheln aus Grafit und Kupfer vor der Hitze geschützt. (Foto: Volker Steger)

Die Kernfusion könnte der Schlüssel für eine saubere Energieversorgung sein. Und die Technologie dafür ist keine reine Theorie mehr: 2015 ging eine der weltweit größten Fusionsanlagen in Greifswald an den Start. Mit dem Plasmareaktor „Wendelstein 7-X“ erforschen Max-Planck-Wissenschaftler, ob die Kernfusion auch zum Kraftwerk taugt. bild der wissenschaft-Fotograf Volker Steger hat sich die Anlage an der Ostseeküste von außen – und innen – angesehen.

Die Kernfusion bringt Sterne zum Leuchten. Sie entsteht, weil im Sterninneren extreme Bedingungen vorherrschen: Temperaturen von rund 15 Millionen Grad und Drücke von bis zu 300 Milliarden Bar. In diesem Höllenfeuer kommen sich die Atomkerne derart nahe, dass sie die elektrische Abstoßung überwinden und zu größeren Kernen verschmelzen. Dabei wird reichlich Energie frei: Ein Kilogramm Wasserstoff verschmolzen zu Helium liefert so viel Energie, als würde man 11.000 Tonnen Steinkohle verheizen.

Doch anders als die Energie aus Kohle, die umweltschädliche Nebenprodukte wie Kohlendioxid ausstößt, arbeitet die Kernfusion deutlich sauberer. Forscher handeln die nukleare Reaktion deshalb als Garant für eine sichere Energieversorgung der Zukunft. Und sie forschen intensiv an der Entwicklung von Fusionskraftwerken.

Eine der weltweit größten Versuchsanlagen steht an der Ostseeküste: „Wendelstein 7-X“. In einer riesigen Industriehalle am Stadtrand von Greifswald – direkt neben der Außenstelle des Münchner Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik – wurde der Forschungsreaktor 2015 in Betrieb genommen. Die Anlage ist ein sogenannter Stellarator, ein Sternenofen. Die Max-Planck-Forscher wollen zeigen, dass sich ein solcher Typ von Fusionsreaktor, der einem in sich verdrehten Ring gleicht, über einen langen Zeitraum stabil betreiben lässt. Das wäre ein enormer Vorteil gegenüber dem konkurrierenden Konzept für ein Fusionskraftwerk: dem Donut-förmigen „Tokamak“, der nicht für den Dauerbetrieb taugt.

Was geschieht in einem Fusionsreaktor?

Im Inneren eines Fusionsreaktors sollen Deuterium (schwerer Wasserstoff) und Tritium (überschwerer Wasserstoff) zu Helium verschmelzen – und das bei 100 Millionen Grad Celsius, aber nur 1 bis 10 Bar Druck. Die schnellen Heliumkerne heizen das Gas auf und halten den Prozess am Laufen – das Plasma ist gezündet, das Fusionsfeuer brennt und liefert Energie. Neben Helium entstehen auch schnelle Neutronen. Sie heizen das Kühlmittel in einem Wärmekreislauf auf und erzeugen via Generatoren Strom. Außerdem treffen die Neutronen auf das „Blanket“: einen Mantel aus Lithium, in dem durch Kernreaktionen das als Brennstoff benötigte Tritium erbrütet wird.

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Gegenüber einem Kernkraftwerk (KKW) hätten Fusionsreaktoren Vorteile: Die Brennstoffe sind praktisch unerschöpflich. Außerdem entstehen beim Betrieb weder Treibhausgase noch Giftstoffe. Und der Fusionsreaktor erzeugt keinen langlebigen Atommüll. Allerdings würden manche Bauteile im Betrieb radioaktiv und müssten bis zu 200 Jahre zwischengelagert werden. Ein GAU, wie er in einem KKW möglich ist, scheint ausgeschlossen: Ein Fusionsreaktor enthält zu jedem Zeitpunkt höchstens ein Gramm Brennstoff.

Bericht aus dem Reaktor

bild der wissenschaft-Fotograf Volker Steger hat die Max-Planck-Forscher in Greifswald besucht – und durfte mit den Wissenschaftlern ins Innere des Reaktorrings steigen. In bild der wissenschaft 3/2018 berichtet er in einer spannenden Reportage über „Wendelstein 7-X“ – einige seiner Bilder vom Fusionsreaktor zeigen wir oben in unserer Bildergalerie.

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