Kernfusion – der große Durchbruch?

In unserer neuesten Radiorebell-Episode sprechen wir über das aktuell viel diskutierte Experiment zur Kernfusion, ob es sich um einen "Durchbruch" handelt, wie Kernfusion funktioniert, bzw. nicht funktioniert, über unseriöse Prognosen, Deuterium und Tritium und über die Probleme, die dem Fusionskraftwerk noch im Weg stehen. Es sind eine Menge... Was ist Kernfusion? (Vorsicht: stark vereinfacht!) Unter Kernfusion versteht man - wenig überraschend - die Fusion von Kernen. Atome bestehen nach dem Kern-Hülle-Modell aus einem Kern aus Protonen und Neutronen und einer Hülle aus Elektronen. Bei hohen Temperaturen verlieren sie die Hülle und die Elektronen werden frei, man nennt die Atome dann ionisiert und das Gemisch aus den Kernen und den nun frei herumschwirrenden Elektronen Plasma. Es gibt schwerere und leichtere Atomkerne, je nachdem wie viele Protonen und Neutronen sie enthalten. Einige schwere Atomkerne zerfallen mit der Zeit von ganz alleine zu leichteren Atomkernen und geben dabei Wärme ab. Das nennt sich Kernspaltung und wird bereits zur Stromerzeugung genutzt. Umgekehrt verschmelzen leichte Atomkerne aber nicht von ganz alleine zu schweren Atomkernen. Das Problem: Atomkerne sind positiv geladen. Beide. Und gleichnamige Ladungen stoßen sich ab. Diese abstoßende Kraft, die sogenannte Coulomb-Barriere, muss überwunden werden, um die Kerne zu fusionieren. Doch von woher kommt die Energie? Gelingt das, dann ist das Produkt, also der neue, schwere Kern, ein ganz kleines bisschen weniger massereich als die leichteren Kerne zusammen, es liegt also eine kleine Differenz vor, der sogenannte Massendefekt. Laut Einsteins Relativitätstheorie sind Masse und Energie beliebig austauschbar - der Massendefekt wird bei der Kernfusion also in Form von Energie frei. Die Kernfusion ist unfassbar ertragreich und schöpft die Energie sehr effizient aus: Der Brennwert eines einzigen Kilogramms Wasserstoff entspricht dabei ungefähr jenem von 11.000 Tonnen Kohle! Wo findet Kernfusion statt? Genau das ist das Prinzip, mit dem Sterne - auch unsere Sonne - ihre Energie umsetzen. Sie sind riesige nukleare Brennöfen. Die Sonne fusioniert als mittelgroßer Stern hauptsächlich mit der sogenannten Proton-Proton-Kette, einem speziellen Prozess, in dem vier Wasserstoffkerne über mehrere Zwischenstufen zu einem Heliumkern fusioniert werden. Der dabei anfallende Massendefekt von 0,7% ist das, was wir als Licht und Wärme von der Sonne empfangen. Nun war im Zuge des nun erfolgten Fusionsexperiments wiederholt davon die Rede, "die Sonne auf die Erde zu holen", also das Prinzip der Sonne auf der Erde zu kopieren. https://twitter.com/starkwatzinger/status/1602681204716748803?s=20&t=_FbspbAnkpAA4_3xLNT5cw Abgesehen davon, dass bei der Kernfusion keine Energie erzeugt, sondern umgewandelt wird, ist die Kernfusion in irdischen Fusionsreaktoren wie dem ITER absolut nicht vergleichbar mit jener im Innern der Sonne – und die Fusion, die den amerikanischen Forscher*innen nun gelungen ist, noch viel, viel weniger! Im Innern der Sonne fusionieren die Kerne in erster Linie durch den enormen Druck, der Sonnenkugel, der sie im Mittelpunkt der Sonne zusammendrückt. Es ist aber unmöglich, diesen Druck technologisch zu erzeugen. Kernfusionsreaktoren wie der ITER müssen das über die Temperatur kompensieren, müssen also noch heißer werden als das Innere der Sonne, um ebenfalls Kerne fusionieren zu können - etwa 100 Millionen Grad Celsius, im Vergleich zu 15 Millionen Grad Celsius im Inneren der Sonne. Auch die Proton-Proton-Kette ist absolut nicht praktikabel für künstliche Kernf...