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LASERFUSION FEIERT BEINAHE-DURCHBRUCH


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Spektrum der Wissenschaft - epaper ⋅ Ausgabe 11/2021 vom 16.10.2021

PHYSIK

Die National Ignition Facility (NIF) der USA hat einen wichtigen Erfolg gemeldet bei dem Versuch, mit Kernfusion Energie zu gewinnen. Erstmals setzte die Anlage rund 70 Prozent der Energie frei, die vorher aufgewendet wurde, um den Vorgang zu starten.

Bei vorherigen Testläufen hatte der Wert bei gerade einmal 3 Prozent gelegen. Das Ziel der Arbeiten lautet natürlich, am Ende mehr Energie zu gewinnen als vorher investiert zu haben.

In der NIF-Anlage erzeugen hochenergetische und ultrakurze Laserpulse die Hitze und den Druck, die zur Kernverschmelzung notwendig sind.

Der Brennstoff, ein Gemisch aus den Wasserstoffisotopen Deuterium und Tritium, befindet sich in einer kugeligen Kunststoffkapsel von zwei Millimeter Durchmesser, die ihrerseits in einem vergoldeten Metallzylinder sitzt. 192 Laserstrahlen konzentrieren für je 20 milliardstel Sekunden ihr Licht auf das Gold, das verdampft und dabei Röntgenstrahlen aussendet, die wiederum die Kapsel implodieren lassen. Erfolgt die Kontraktion hinreichend symmetrisch, erhitzt sich ihr Zentrum auf bis zu 100 Millionen Kelvin und erreicht eine Dichte weit oberhalb jener von Blei, so dass die Atomkerne des Wasserstoffs zu verschmelzen beginnen.

Der Ansatz entpuppte sich als vertrackter als beim Projektstart im Jahr 2009 erwartet. Die jüngsten Fortschritte verdanken sich einem besseren Verständnis der Abläufe; so gelang es, die Kapselwände von mikroskopischen Unregelmäßigkeiten zu befreien. Der Prozess steht und fällt mit der »Zündung«: Die durch erste Verschmelzungen freigesetzte Energie muss so lange im Zentrum der Implosion bleiben, bis die Fusionsreaktion selbsttätig weiterbrennt und den Großteil des Materials erfasst. Offenbar ist dies nun erstmals ansatzweise erreicht worden.

Allerdings steckt die Methode noch im Frühstadium der Entwicklung. Die freigesetzte Energie fällt zunächst in Form schneller Neutronen an. Um sie nutzbar zu machen, müssten laut der Fachzeitschrift »Science« mindestens zehn Kapseln pro Sekunde beschossen werden – eine gewaltige Herausforderung. Der Erfolg der Laserfusion erscheint darum ebenso ungewiss wie der anderer Verschmelzungsverfahren, etwa das am europäischen Kernfusionsforschungszentrum ITER erprobte.

Die Kernfusion gilt theoretisch als relativ umweltschonend, da sie deutlich weniger radioaktiven Abfall erzeugt als die herkömmliche Kernspaltung. Außerdem besteht bei ihr keine Gefahr einer unkontrollierbaren, zerstörerischen Kernschmelze.

Science 10.1126/science.abl9769, 2021

Artikelbild für den Artikel "LASERFUSION FEIERT BEINAHE-DURCHBRUCH" aus der Ausgabe 11/2021 von Spektrum der Wissenschaft. Dieses epaper sofort kaufen oder online lesen mit der Zeitschriften-Flatrate United Kiosk NEWS.

Bildquelle: Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe 11/2021

FUSIONSSTÄTTE Mitarbeiter inspizieren die Reaktionskammer der US-amerikanischen NIF, in der die Kernverschmelzung gelingen soll.

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