Forscher der National Ignition Facility (NIF) haben vor einem Jahr einen wichtigen Schritt bei der Kernfusion gemacht: Sie haben bei einer laserbasierten Trägheitsfusion mehr Energie freigesetzt, als die Laser hineingegeben hatten. Das Team hat seither gezeigt, dass das kein Zufall war.

Das Team könne konsistent Reaktionen anstoßen, bei denen mehr Energie freigesetzt als aufgewendet werde, berichtet die Fachzeitschrift Nature. In vier Versuchen von den letzten sechs sei die Zündung erreicht worden.

Er fühle sich ziemlich gut, sagte Richard Town dem Wissenschaftsmagazin. „Ich denke, wir sollten alle stolz auf diese Leistung sein.“ Town ist wissenschaftlicher Leiter des Trägheitsfusionsforschung-Programms am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL). Das NIF gehört zum LLNL.

192 Laser werden auf ein Pellet gerichtet

Bei der laserbasierten Trägheitsfusion werden 192 Laserstrahlen auf ein gefrorenes Pellet der Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium geschossen, das sich in einer Diamantkapsel befindet, die wiederum in einem Goldzylinder aufgehängt ist. Durch die daraus resultierende Implosion verschmelzen die Isotope, wobei Helium sowie große Mengen an Energie entstehen.

Am 5. Dezember 2022 wurde dabei zum ersten Mal mehr Energie freigesetzt als die Laserstrahlen in die Probe schossen: Mit Hilfe von 2,05 Megajoule Laserenergie wurden 3,15 Megajoule (MJ) Energie aus Kernfusion erzeugt. Am 30. Juli dieses Jahres waren es bei gleicher Laserenergie schon 3,88 Megajoule Fusionsenergie. Nicht in die Bilanz mit einbezogen ist jeweils die Energie, um die Laser zu betreiben.

Bei zwei Versuchen im Oktober gelang den NIF-Forschern die Zündung. Zudem wurde nach Berechnungen des NIF bei zwei Versuchen im Juni und September etwas mehr Energie erzeugt, als die Laser lieferten, allerdings nicht genug für eine Zündung.

Drei Fusionsforschungszentren geplant

„Wir wissen jetzt, dass es funktionieren wird“, sagte Carmen Menoni, Physikerin an der Colorado State University, Nature. „Es wird allerdings noch einige Zeit dauern, bis wir die Technologie so weit entwickelt haben, dass wir ein Kraftwerk bauen können.“

Um die Fusionsforschung voranzubringen, stellt das US-Energieministerium (Department of Energy, DOE), dem das LLNL untersteht, in den kommenden vier Jahren 42 Millionen US-Dollar für die Einrichtung von drei Forschungszentren bereit. Daran sollen staatliche Labore, Universitäten und Unternehmen mitarbeiten. Es ist laut Menoni das erste Mal, dass nicht nur in die Entwicklung neuer Technologien investiert wird, sondern auch in die Arbeitskräfte für eine zukünftige Laserfusionsindustrie.

Neben der Trägheitsfusion wird auch das Konzept der Fusion mittels magnetischem Einschluss verfolgt, bei der eine Million Grad heißes Plasma in einem Magnetfeldkäfig gehalten wird. Die größte Anlage dieser Art, der International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER), wird in Südfrankreich gebaut. An dem über 20 Milliarden Euro teuren Großprojekt sind über 30 Länder beteiligt. Die ersten Experimente dort sollen 2025 beginnen – und irgendwann in fernerer Zukunft ein Fusionsreaktor saubere Energie im Überfluss liefern. Daneben beschäftigen sich weltweit auch eine Reihe von Start-ups mit der Kernfusion, auch in Deutschland.