Kernfusion

Unberechenbare Energiequelle

Die Baukosten des Kernfusionsreaktors Iter wurden im Jahr 2001 auf f�nf Milliarden Euro gesch�tzt. Doch schon vor dem Baustart zeigt sich, dass die Marke nicht zu halten ist: Der Entwurf des Reaktors muss ge�ndert werden, Fusions-Experten rechnen mit Mehrkosten bis 30 Prozent. Die Iter-F�hrung h�lt sich bedeckt.

Das internationale Milliardenprojekt Iter (lat. "der Weg") soll die Vorstufe f�r ein Kraftwerk werden, das – �hnlich wie die Sonne – aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie erzeugt. Daf�r muss das Wasserstoffgas zuvor auf 100 Millionen Grad erhitzt werden, sodass die Wasserstoffatome sich ihrer Elektronen entledigen und ein sogenanntes Plasma aus positiv geladenen Wasserstoffkernen und negativ geladenen Elektronen bilden. Bei der gigantischen Temperatur fliegen die Kerne schnell genug, um ihre gegenseitige Absto�ung zu �berwinden. Nur dann k�nnen sie sich zu Heliumkernen verbinden. Die Kernreaktionen sollen zehnmal mehr Energie frei setzen, als f�r das Heizen des Plasmas n�tig ist.

Baugel�nde f�r Iter — **Baugel�nde f�r ITER**

Bis im Reaktor des Forschungsreaktors Iter im s�dfranz�sischen Cadarache die ersten Wasserstoff-Atomkerne zu Heliumkernen fusionieren und dabei Energie freisetzen, werden allerdings noch mindestens zehn Jahren vergehen. Dann aber w�re Iter der erste Fusionsreaktor, der mehr Energie erzeugt, als er verbraucht. M�glich wird dies durch die Gr��e des ringf�rmigen Plasmas, dessen �u�erer Durchmesser sechs Meter betragen soll. Dadurch bleibt, so die Hoffnung der Forscher, die durch Fusionen frei werdende Energie so lange innerhalb des Plasmas, dass dieses nach dem Z�nden nicht mehr von au�en geheizt werden muss und sich von selbst erh�lt. Das Ziel der Forscher ist ein Plasma, das acht Minuten brennt. Der viel kleinere Forschungsreaktor Jet ("Joint European Torus") am britischen Culham Science Centre, schafft nur etwa eine Minute, wobei das Plasma kr�ftig von au�en geheizt werden muss.

Zwei Seiten einer Medaille

In seiner Gr��e stecken aber auch die T�cken des geplanten Reaktors Iter. Das Plasmavolumen wird von einem Magnetfeld in der Schwebe gehalten. Dabei kommt es immer wieder zu Instabilit�ten, wie Physiker ausrechneten. In regelm��igen Abst�nden entweicht ein Teil der im Plasma steckenden Energie explosionsartig aus dem Magnetk�fig [1]. "Diese Energieausbr�che sind zwar schon von kleineren Reaktoren her bekannt", sagt Isabella Milch, Pressereferentin des Max-Planck-Institutes f�r Plasmaphysik (IPP) in Garching. "Dort sind sie aber wesentlich schw�cher und n�tzlich, weil sie Verunreinigungen, die von den Reaktorw�nden in das Plasma gelangen, wieder aus dem Plasma hinausbef�rdern." Die st�rkeren Ausbr�che des Iter-Plasmas hingegen k�nnten essenzielle Teile des Reaktors besch�digen, erl�utert die Physikerin. Daher wollen IPP-Forscher magnetische Spulen an der Reaktorwand befestigen, die das Plasma stabilisieren sollen, sobald ein gro�er Ausbruch droht, und ihn in einen kleine Explosion verwandeln.

IPP-Wissenschaftler haben noch weitere �hnliche Instabilit�ten bei Simulationen des Iter-Plasmas entdeckt. All diese Erkenntnisse d�rften zu dem neuen Entwurf beigetragen haben, der vor Kurzem von Fusions-Experten der Iter-Organisation vorgelegt wurde. Er tr�gt aber auch der Erdbebengefahr Rechnung, die in Cadarache herrscht und die im ersten Entwurf von 2001 nicht ber�cksichtigt worden war, weil noch nicht klar war, wo der Reaktor stehen soll. Die Fachzeitschrift "Nature" berichtete nun am 12. Juni, dass die Expertenrunde die Mehrkosten insgesamt auf 25 bis 30 Prozent oder 1,2 bis 1,5 Milliarden Euro sch�tzt [2].

Diese Zahl l�sst das Iter Council, das Aufsichtsgremium der Iter-Organisation, unkommentiert. Aber es akzeptiere das ge�nderte Design des Forschungsreaktors, wie das Gremium nach einer Sitzung im japanischen Aomori am 18. Juni mitteilte [3]. "Welche finanziellen Folgen der neue Entwurf hat, muss aber erst noch gepr�ft werden", sagt David Campbell, Chef der Abteilung "Fusion Science and Technology" bei Iter.

Wer soll das bezahlen?

Die Kosten soll jetzt ein unabh�ngiges Expertenteam unter der Leitung des Fusionsforschers Frank Briscoe von der britischen Atomenergiebeh�rde sch�tzen. Das Ergebnis soll im November vorliegen. Der Frage, wer die Mehrkosten bezahlen soll, weicht Campbell aus. "Erst wenn es offizielle Zahlen dazu gibt, wird diskutiert werden, wie eventuelle Mehrkosten gedeckt werden", erkl�rt er.

"Welche finanziellen Folgen der neue Entwurf hat, muss erst noch gepr�ft werden"
(David Campbell)

Dass die Kosten allein schon wegen der wachsenden Preise f�r Stahl und Kupfer, die der Bau von Iter in gro�en Mengen ben�tigt, ansteigen werden, r�umt Campbell ein. "Aber wir werden in enger Kooperation mit den Mitgliedsstaaten versuchen, die Reaktor-Komponenten m�glichst g�nstig zu beschaffen", sagt Campbell.

Doch selbst, wenn dies getan und das Reaktor-Design an vorhersehbare Probleme angepasst wird, kann es in der Praxis zu unangenehmen �berraschungen kommen, die die Kosten weiter in die H�he treiben k�nnten. Denn nicht alle Prozesse lassen sich im Computer simulieren: "Man wei� beispielsweise nicht genau, wie die schnellen Heliumkerne, die bei der Fusion entstehen, das Plasma beeinflussen", sagt Milch.

F�r den Energieexperten Hermann Scheer sind die Unw�gbarkeiten Grund genug, um Iter zu stoppen. Er glaubt, dass die Kosten f�r den Forschungsreaktor explodieren werden. Zwar habe man einige Probleme wie die Plasmainstabilit�ten schon im Vorfeld erkannt. "Technisch gel�st sind sie aber noch lange nicht", meint Scheer.

"Die technologische Komplexit�t des Projektes wird weit untersch�tzt"
(Hermann Scheer)

Er glaubt nicht, dass die Forscher die Kernfusion in den Griff bekommen. "Die technologische Komplexit�t des Projektes wird weit untersch�tzt", so Scheer. "Niemand wei�, ob es je funktionieren wird."

Genau das soll das Iter-Experiment herausfinden. Experimentalphysiker pflegen zu sagen, auch ein negatives Ergebnis sei ein Ergebnis. Im Falle von Iter w�re ein solcher Erkenntnisgewinn jedenfalls ganz sch�n teuer.