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Jul 26, 2023

Fusionsforschung sollte keine Nebenbeschäftigung mit Kernwaffen sein

Wenn die Menschheit noch tausende Jahre überlebt, könnte unsere primäre Energiequelle höchstwahrscheinlich die Kernfusion sein. Es ist sauber, der Treibstoff ist unerschöpflich und günstig und es besteht keine Gefahr einer Kernschmelze. Es ist

Wenn die Menschheit noch tausende Jahre überlebt, könnte unsere primäre Energiequelle höchstwahrscheinlich die Kernfusion sein. Es ist sauber, der Treibstoff ist unerschöpflich und günstig und es besteht keine Gefahr einer Kernschmelze. Es ist die Energiequelle der Sterne – eigentlich des gesamten Kosmos. Und wir sind ziemlich nah dran, dass es klappt. Der Nachteil besteht darin, dass der jeweilige Reaktor, der jetzt die wichtigen Durchbrüche in der Kernfusion erzielt, untrennbar mit der Kernwaffenforschung verbunden ist.

Das ist nicht unbedingt ein Deal-Breaker, aber es birgt Risiken, über die die Öffentlichkeit Bescheid wissen und die sie abwägen sollte.

Am 30. Juli wiederholten Wissenschaftler des Lawrence Livermore National Laboratory die lange ersehnte Errungenschaft vom letzten Dezember: Sie erzeugten mehr Energie in einer pfefferkorngroßen Kapsel, als sie mit Lasern hineingebeamt hatten. Die Maschine mit dem Namen National Ignition Facility (NIF) ist heute weltweit führend auf dem Gebiet der Kernfusion.

Es ist noch lange nicht bereit für den kommerziellen Einsatz – der Break-Even-Punkt, Zündung genannt, beschreibt, was in der Kapsel passiert ist, aber die Wissenschaftler haben immer noch viel mehr Energie in das Hochfahren der Laser gesteckt, als sie in der Fusionsenergie herausbekommen haben. Von der kommerziellen Fusion sind wir wahrscheinlich noch mindestens 20 Jahre entfernt.

Während aktuelle Kernkraftwerke auf der Kernspaltung basieren, also der Spaltung der Kerne größerer Elemente, handelt es sich bei der Fusion um die Verschmelzung zweier Kerne leichter Elemente. Sonne und Sterne werden von Wasserstoffkernen angetrieben, die zu Helium verschmelzen. Sauerstoff und Kohlenstoff sowie andere lebenswichtige Elemente entstanden durch die Fusion entfernter Sterne, die explodierten. Fusion bringt auch die leuchtende Materie rund um Schwarze Löcher zum Leuchten, wie kürzlich in NASA-Bildern festgehalten wurde.

Sowohl bei der Spaltung als auch bei der Fusion wird eine kleine Menge Masse in viel Energie umgewandelt. In Fusionsexperimenten im Labor verwenden Wissenschaftler meist Deuterium und Tritium (Wasserstoff mit einem und zwei Neutronen). Obwohl Tritium selten ist, könnte es in einem Reaktor hergestellt werden, sobald es in Gang kommt. Deuterium ist unerschöpflich.

„Es gibt genug Deuterium im Meerwasser, um den Planeten 60 Milliarden Jahre lang mit Energie zu versorgen“, was viel länger ist, als unser Planet existieren wird, sagte Steven Cowley, Fusionsphysiker und Direktor des Princeton Plasma Physics Laboratory.

Wenn es einen Nachteil gibt, dann nicht wegen des Ziels, sondern wegen des Weges, den die USA eingeschlagen haben, um ihre jüngsten Meilensteine ​​zu erreichen. Die National Ignition Facility wurde nicht gebaut, um eine Quelle sauberer Energie zu identifizieren, sondern um US-Massenvernichtungswaffen voranzutreiben.

„Der Grund für die Finanzierung des NIF ist die Kernwaffenforschung. Es werden weder Fusionsenergie noch Grundlagenforschung finanziert. Das sind nur Nebenvorteile“, sagte Stewart Prager, Fusionsphysiker und Professor an der Princeton University, der mit dem Programm für Wissenschaft und globale Sicherheit arbeitet.

Die Maschine kann so etwas tun, als würde man verbesserte oder neue Atomwaffen testen, ohne gegen Testverbotsverträge zu verstoßen. Die Durchbrüche im Dezember und in diesem Sommer bei der Zündung werden es der Maschine endlich ermöglichen, ihre Waffentestmission zu erfüllen.

Wie sich dies auf das heikle System der gegenseitigen Abschreckung mit den anderen Atommächten auswirkt, bleibt unbekannt, aber Prager und andere Wissenschaftler, die sich mit nuklearer Sicherheit befassen, sagen, dass dies die Welt gefährlicher machen könnte. Auch wenn US-Schulkinder keine Atomübungen mehr absolvieren, besteht immer noch die Gefahr, dass Atomwaffen unsere Zivilisation zerstören, bevor es der Klimawandel tut.

Während die ersten Atomwaffen, die im Rahmen des Manhattan-Projekts geschaffen wurden, auf Kernspaltung beruhten, besteht der größte Teil des US-Atomwaffenarsenals aus sogenannten thermonuklearen Bomben, die ihre Energie durch Fusion gewinnen. Diese Waffen können die Zerstörungskraft der auf Hiroshima und Nagasaki abgeworfenen Bomben um das Hundertfache übertreffen. Die derzeitigen US-Vorräte könnten die Menschheit um ein Vielfaches zerstören.

Die NIF kann dazu beitragen, dass keine unserer Waffen in ihren Silos explodiert. Aber es scheint verrückt zu sein, zu behaupten, die USA müssten sie verbessern. „Gibt es irgendwelche Zweifel, dass Atomwaffen funktionieren? Gibt es irgendwelche Zweifel daran, dass sie völlig vernichtend sind?“ Sagte Prager. „Es macht keinen Sinn zu glauben, dass wir die Atomwaffen weiter verbessern müssen.“

Im Idealfall müsste die Forschung zur Fusionsenergie nicht mit Atomwaffen verwechselt werden. Die Durchbrüche bei NIF dürften mehr Talente anziehen und Investitionen in rein kommerzielle Unternehmungen fördern. Es gibt bereits mindestens 30 Startups, die mit staatlichen Zuschüssen und privaten Investitionsgeldern in Milliardenhöhe an Kernfusionsprogrammen arbeiten.

Die meisten dieser Projekte verfolgen einen anderen Ansatz als NIF und halten den Brennstoff mithilfe eines starken Magnetfelds über einen längeren Zeitraum fest. Mehrere Projekte hätten gezeigt, dass sie den Kraftstoff dauerhaft auf einer Temperatur von 250 Millionen Grad Celsius halten können, sagte Cowley. Ein britisches Experiment namens JET hat Rekorde gebrochen, und ein umstrittenes internationales Megaprojekt in Frankreich namens ITER könnte, obwohl es sich stark verzögert, noch in diesem Jahrzehnt in Betrieb genommen werden.

Eine weitere Hürde besteht darin, genügend Tritium zu beschaffen, um den Prozess anzukurbeln. Um dies zu umgehen, experimentieren einige Wissenschaftler mit anderen Kraftstoffkombinationen. Ein in Kalifornien ansässiges Unternehmen namens TAE Technologies nutzt Wasserstoff und Bor, während Helion mit Sitz in Washington Deuterium und Helium-3, ein seltenes Heliumisotop, verschmelzen wird.

Diese vielfältigen Bemühungen rücken dank Durchbrüchen in der Nanofertigung, künstlicher Intelligenz und Hochtemperatursupraleitern, die zur Herstellung der Spulen benötigt werden, die die extremen Magnetfelder erzeugen, der Fusion näher.

Auch wenn die Kernfusion unser unmittelbares Klimaproblem nicht lösen wird – wir können nicht 20 Jahre oder länger warten, um sauberere Brennstoffquellen zu nutzen – könnte sie Teil der langfristigen Lösung sein. Die aufstrebende Fusionsindustrie verdient Finanzierung und Unterstützung als Selbstzweck und nicht als Nebeneffekt des Atomwaffengeschäfts.

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FD Flam ist Kolumnist bei Bloomberg Opinion und berichtet über Wissenschaft. Sie ist Moderatorin des Podcasts „Follow the Science“.

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