Expertenkommission zur Kernfusion stellt unter Mitwirken von Prof. Gerd Leuchs Abschlussbericht vor
Der Energiebedarf unserer Gesellschaft steigt stetig an. Nicht zuletzt durch den Einzug neuer technischer Anwendungen wie künstlicher Intelligenz wird die Frage nach neuen Technologien zur Energieversorgung zu einer der drängendsten unserer Zeit. Die Hoffnung in die Kernfusion als saubere Zukunftstechnologie zur Energiegewinnung ist groß. Ob Fusionskraftwerke die Lösung unserer Energieprobleme sein können, diskutierte unter anderem Prof. Gerd Leuchs, Gründungsdirektor am MPL und Experte für Laserphysik und für die Grenzen der Konzentrierung von Laserlicht, den die Bayerische Regierung mit in die Expertenkommission Kernfusion berufen hatte. Ihre Empfehlung ›Mission Kernfusion‹ wurde im Februar vorgestellt.
Die Kernfusion ist der Prozess, der im Inneren der Sonne stattfindet und ihr ihre Energie liefert. Es ist ein jahrzehntealter Traum, diese enorme Energiemenge auf der Erde nutzbar zu machen und für die Stromerzeugung zu gewinnen. In der Forschung wird versucht, diesen Prozess, der in der Sonne stattfindet, nachzustellen. Hierbei verschmelzen zwei leichte Atomkerne miteinander; beispielsweise verbinden sich zwei Wasserstoffatome zu Helium und setzen dabei Energie frei. Anders als bei der Kernspaltung erzeugt die Kernfusion kaum langlebige Radioisotope und gilt daher als Hoffnungsträger der umweltfreundlichen Energieversorgung.
Im Sonnenkern herrschen enorm hohe Temperatur- und Druckverhältnisse, weshalb Wasserstoff vollkommen ionisiert als sogenanntes Plasma vorliegt. Diese Bedingungen sind für die Fusion notwendig. Auf der Erde würde jedoch kein räumlicher Einschluss für den Gas-Brennstoff diesen standhalten und stattdessen schmelzen. Die Anforderungen an technologische Anlagen zur Energiegewinnung sind somit besonders hoch.
Im Kern werden nun zwei unterschiedliche Ansätze verfolgt: die Magnetfusion, bei der ein magnetischer Einschluss durch externe Magnetfelder erzielt wird und die Trägheitsfusion oder auch Trägheitseinschluss genannt. Im letzteren Fall wird ein Hochleistungslaserlicht auf ein Materiekügelchen fokussiert, das daraufhin teils explodiert, teils implodiert. Die Implosion erzeugt kurzzeitig eine hohe Dichte und Temperatur. „Die weltweite Forschung zum magnetischen Einschluss ist weiter fortgeschritten, aber auch beim Trägheitseinschluss gab es in letzter Zeit ermutigende Ergebnisse“, sagt Prof. Gerd Leuchs. Diese Entwicklung hat zur Gründung einer Reihe von Start-up-Unternehmen in beiden Bereichen geführt. Die Expertenkommission hat Empfehlungen abgegeben, wie Ausbildung, Forschung und Entwicklung am besten koordiniert werden können – natürlich mit dem Fokus auf Bayern, aber auch mit einem Blick auf die nationale und europäische Dimension. Ein wichtiger Aspekt dabei ist, den Stellenwert und das Know-how der extremen Physik von Atomkernen bis zur Astrophysik aufrecht zu erhalten – sowohl im Hinblick auf Grundlagenforschung als auch auf Anwendungen. Weitere Informationen sind auf der Webseite des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft, Landesentwicklung und Energie zu finden unter ›Forschung und Entwicklung‹.
Gerd Leuchs hat die Anfänge der Aktivitäten zur Erforschung des Trägheitseinschlusses zunächst in der Projektgruppe für Laserforschung und schließlich im 1981 neu gegründeten Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) hautnah miterlebt. Eine spannende Zeit, so Leuchs. „Der magnetische Einschluss hat viele Jahre der Forschung erfordert, weil die Plasmaströme auch selber eigene Magnetfelder erzeugen, was anfangs immer wieder zu Instabilitäten geführt hatte. Diese Problematik wird nun beherrscht, und das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching und Greifswald hat viel Pionierarbeit geleistet, weshalb die Experten weltweit auf Deutschland und insbesondere auf Bayern schauen. Beide Technologien, Magnetfeld- und Trägheitseinschluss, sind aufgrund der jüngsten Fortschritte erfolgversprechend und sollen weiterverfolgt werden, wobei es eine ganze Reihe von Forschungs- und Entwicklungsbedarf gibt, der beide Richtungen gleichermaßen betrifft. Ich bin gespannt!"
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