Fusionskraftwerken

Fusionskraftwerke sind Kraftwerke, die Energie durch kontrollierte Kernfusion erzeugen. Am häufigsten angestrebt ist die Fusion von Deuterium und Tritium zu Helium, wobei große Mengen Wärme freigesetzt werden. Im Vergleich zu der Kernspaltung gelten Fusionen als potenziell kohlenstoffarm und liefern theoretisch unbegrenzten Brennstoffvorrat aus Meerwasser.

Um Energie nutzbar zu machen, müssen Plasmen extrem hohe Temperaturen und Dichten erreichen. Zwei Hauptansätze existieren: magnetischer Einschluss, etwa in Tokamak oder Stellarator, und inertiale Einschlussfusion, bei der Laser- oder Ionenimpulse Wärme in extrem kurzer Zeit freisetzen. Die Reaktion liefert Wärme, die in Dampfturbinen umgewandelt wird.

Beim magnetischen Einschluss wird das Plasma durch starke Magnetfelder eingeklemmt und auf Millionen Grad erhitzt. Die Fusion von Deuterium und Tritium setzt Energie frei, überwiegend in Form von Neutronen, deren Wärme einen Wärmekreislauf antreibt. Tritium muss im Reaktor durch Lithium-Breeding neu erzeugt werden, um den Brennstoffkreislauf zu schließen.

Zu den wichtigsten Technologien gehören der Tokamak, die dominante Forschungsrichtung, sowie der Stellarator als Alternative für stabilen Dauereinsatz. Internationales Beispiel ist ITER in Frankreich, dessen Ziel es ist, mehr Energie aus dem Plasma zu liefern, als zugeführt wird. In den USA forscht das National Ignition Facility an Inertialfusion und Laserzielen.

Der Stand der Technik: Es gibt bislang keine kommerziell betriebenen Fusionskraftwerke. Wichtige Hürden sind der nachhaltige Energieertrag, Materialbeständigkeit gegenüber Neutronen, sichere Tritium-Handhabung, Kosten und Netzintegration. Fortschritte in Supraleitern, Materialien, Brennstoffkreisläufen und Wärmeabführung erhöhen die Aussichten auf kommerzielle Anlagen in den kommenden Jahrzehnten.

Sicherheit und Umwelt: Fusion erzeugt deutlich weniger langlebige radioaktive Abfälle als Kernspaltung; Neutronenaktivierung betrifft vor allem Bauteile. Tritium ist streng zu handhaben. Durch sorgfältige Sicherheitsmaßnahmen und Regulierung bleibt das Risiko überschaubar. Fusion bleibt dennoch ein langfristiges technisches Vorhaben.