Energiegewinnung durch Kernfusion

Kernfusion ist ein thermonuklearer Prozess, bei dem zwei oder mehrere Atomkerne miteinander verschmelzen. Die Energiegewinnung durch Kernfusion ist aufgrund des Massendefekts und Tunneleffekts möglich. Es gibt unterschiedliche Reaktionen, die mithilfe von unterschiedlichen Brennstoffen umgesetzt werden, wobei es sich jedoch herausgestellt hat, dass ein Tritium-Deuterium-Gemisch eine der besten Reaktionen bietet. Diese beiden Stoffe sind Wasserstoffisotope, wobei Tritium künstlich erzeugt werden muss und radioaktiv ist. Deuterium ist hingegen stabil, selten und existiert im Wasser. Tritium kann in einem Mantel, der sich um den Reaktor befindet, mithilfe von Lithium, das ebenfalls nicht selten auf der Erde zu finden ist, erbrütet werden. Um die Energie, die durch Kernfusion freigesetzt wird, in Elektrizität umzuwandeln, wird ein Reaktor benötigt. Es gibt hierzu zwei wesentliche Konzepte. Das eine besteht aus dem Trägheitseinschluss und das andere aus dem Magneteinschluss, wobei beim Magneteinschluss zwei unterschiedliche Typen existieren, nämlich der Tokamak und der Stellarator. Beim Trägheitseinschluss wird ein Pellet mit dem Brennstoffgemisch in die Reaktorkammer gebracht, explosionsartig erhitzt und komprimiert. Dadurch wird die Kernfusion in Gang gesetzt. Der Trägheitseinschluss ist unpraktisch und es gibt wegen der Proliferationsgefahr nicht viele internationale Projekte. Eines der größten Projekte des Trägheitseinschlusses ist der NIF in Amerika. Der Magneteinschluss schließt hingegen das Plasma und somit den Brennstoff in einem Magnetfeldkäfig ein, damit wenig Wärme an die Umgebung abgegeben wird und somit die Kernfusionsprozesse zum Erliegen kommen. Um Plasmainstabilitäten zu verringern, wird beim Tokamak mithilfe eines transformatorartigen Aufbaus ein Strom induziert. Beim Stellarator werden die Instabilitäten durch eine spezielle Form der Spulen verringert. Dies bietet Vorteile gegenüber dem Tokamak. Die Entwicklung des Stellarators hinkt jedoch der des Tokamak hinterher. Große Umsetzungen des Tokamaks und des Stellarators sind der ITER und Wendelstein 7X. Das nächste Megaprojekt in der Fusionsforschung wird der Reaktor DEMO sein, der der Bevölkerung in den 2050ern auch Strom liefern soll. Jedoch wurde dieses Projekt noch nicht vertraglich festgelegt. Falls die Erwartungen an den DEMO stimmen, wird sich die Kernfusion zu einer ernsten Konkurrenz gegenüber anderen Energiequellen entwickeln. Bei einer neuen Energiequelle muss die Sicherheit gewährleistet werden. Bei einem Kernfusionsreaktor kann ein Supergau, wie bei einem Atomkraftwerk, nicht stattfinden. Falls es zu Unstimmigkeiten kommt, expandiert das Plasma, kühlt ab und die Fusionsprozesse kommen zum Erliegen. Der Stoff Tritium könnte bei einem Unfall oder einem Leck in die Umwelt gelangen, aber es kann dort weit weniger Schaden anrichten wie andere radioaktive Stoffe, wie sie zum Beispiel bei Tschernobyl freigesetzt wurden. Die bestrahlten Reaktorwände können gelagert werden und nach einigen Jahrzehnten wiederverwendet werden. Die Kernfusion ist klimafreundlich und weniger umweltschädlich als viele andere Energiequellen. Die fossilen Brennstoffe werden irgendwann aufgebraucht sein oder die Nutzung von der Politik verboten werden. Erneuerbare Energien, wie Wind, Solar, oder Wasser, sind nicht verlässlich genug und können auch nicht in jedem Gebiet eingesetzt werden. Die Atomkraftwerke produzieren einige Tonnen von radioaktivem Material, das mehrere hundert Jahre irgendwo gelagert werden muss. Noch dazu kann es zu einem Supergau kommen. Die Welt braucht eine Alternative und Kernfusion könnte diese Alternative darstellen. Es sind jedoch noch viele Fragen offen, die in den laufenden Projekten beantwortet werden. Die Entwicklung dieser Projekte kostet Milliarden von Euro und in die Projekte, die in der Zukunft noch hinzukommen, müssen ebenfalls noch Milliarden von Euro investiert werden. Sobald diese Kostenhürde überwunden ist, wird die wichtigste Frage beantwortet sein, nämlich, ob die zivile Energiegewinnung durch Kernfusion tatsächlich möglich und rentabel ist. Wenn die Antwort ja ist, ist die Energieversorgung in der Zukunft durch eine nahezu unerschöpfliche Energiequelle sichergestellt. Wenn die Antwort darauf allerdings nein sein sollte, wurde durch diese Forschung eines der größten Kostengräber der Welt geschaufelt.

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