10.12.21 Eine Frage der Daseinsvorsorge“ Interview mit Dr. Klaus Hesch • Lesedauer: 3 min.

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Zusammenfassung

Dr. Klaus Hesch erforscht am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) gemeinsam mit rund 200 Kollegen neue Technologien für Fusionsreaktoren. Für ihn führt langfristig kein Weg an der Kernfusion als Energiequelle vorbei. 

Warum sollte man bei der Energieversorgung in Zukunft auch auf Kernfusion setzen? 

Dr. Klaus Hesch, Fusionsexperte, Karlsruher Institut für Technologie

Die Kernfusion ist unverzichtbar, weil der Bedarf an elektrischer Energie steigt. In Deutschland soll ja alles dekarbonisiert werden, zum Beispiel der Verkehr mithilfe der Elektromobilität. Außerdem müssen wir über unsere eigenen Grenzen hinaus blicken: Während wir in Deutschland durch eine höhere Energieeffizienz den Verbrauch begrenzen können, haben andere Weltregionen noch einen großen Nachholbedarf. Woher soll also der ganze benötigte Strom kommen? Sonne und Wind werden die Nachfrage allein nicht befriedigen können. Kernspaltung ist auch keine nachhaltige Lösung – denn die Brennstoffe sind begrenzt, außerdem bleiben die Endlagerung und mögliche Unfälle ein Problem. Darum bin ich überzeugt, dass der Einsatz der Kernfusion eine Frage der Daseinsvorsorge ist.

Viele Menschen haben Angst vor klassischen Kernkraftwerken. Sind Fusionsreaktoren denn sicherer?

Dr. Klaus Hesch, Fusionsexperte, Karlsruher Institut für Technologie

Ja, denn Kernspaltung und Kernfusion sind völlig unterschiedliche Dinge. Hinter ihnen stecken jeweils eine andere Physik und unterschiedliche Technologien. In Fusionsreaktoren findet beispielsweise keine Kettenreaktion statt, die wie in Fukushima außer Kontrolle geraten kann. Wenn durch einen Störfall beispielsweise das Magnetfeld im Inneren zusammenbricht, geht die Reaktion einfach aus. Und wenn man es richtig anstellt, entstehen bei der Kernfusion auch keine langlebigen Abfälle. Was hier an radioaktivem Material übrig bleibt, ist nach ungefähr 200 Jahren ungefährlich. Man braucht also keine Endlager, in denen man gefährlichen Atommüll 300.000 Jahre lang sicher verwahren muss.

Gibt es überhaupt genug Brennstoffe für Fusionsreaktoren?

Für die Kernfusion kommen verschiedene Brennstoffe infrage. Am einfachsten lassen sich die Wasserstoff-Isotope Deuterium und Tritium miteinander verschmelzen. Deuterium steht in ausreichender Menge zur Verfügung, weil es in herkömmlichem Wasser enthalten ist. Das radioaktive Tritium kann ein Fusionsreaktor selbst erbrüten, wofür man Lithium-6 benötigt. Lithium wird natürlich auch für andere Zwecke gebraucht, aber Lithium-6 macht nur rund acht Prozent der natürlichen Vorkommen aus. Mit den vorhandenen mineralischen Reserven an diesem Isotop kann man 1.000 Fusionsreaktoren mehr als 1.000 Jahre lang betreiben – die viel größeren Vorkommen in Solen und im Meerwasser noch nicht einmal eingerechnet. Aus meiner Sicht ist also genügend Brennstoff vorhanden.

Dr. Klaus Hesch, Fusionsexperte, Karlsruher Institut für Technologie

Kernfusion gilt ja als ewiges Versprechen. Wie weit ist die Entwicklung im Moment?

Hier müssen wir zwei Forschungsbereiche unterscheiden, Plasma und Material. Zunächst zum Plasma: Um aus der Kernfusion Energie gewinnen zu können, müssen wir die Brennstoffe in einem Reaktor einschließen und auf Temperaturen zwischen 100 und 200 Millionen Grad erhitzen – das ist zehnmal so heiß wie im Sonneninneren. Dafür brauchen wir Magnetfelder. In diesem Bereich haben wir in den letzten Jahrzehnten sehr viel gelernt, beispielsweise in Forschungsanlagen wie dem deutschen „ASDEX Upgrade“ und „JET“ in Großbritannien. Der Versuchsreaktor „ITER“ in Frankreich wird uns hier weitere Erkenntnisse liefern und Mitte der 2030er-Jahre erstmals einen Energieüberschuss liefern.

Und wie sieht es bei der Materialforschung aus?

Das Material für den Reaktor ist auch eine große Herausforderung. Denn es wird durch den dauernden Beschuss mit Neutronen radioaktiv und in seiner inneren Struktur beschädigt. Hier am KIT arbeiten wir intensiv an diesen Themen. Erkenntnisse dazu liefern uns neben Simulationen auch Neutronen-Experimente in Kernreaktoren und der geplante Beschleuniger „DONES“ in Spanien, der bis 2030 gebaut werden soll. Nach den Plänen der EU fließen die Ergebnisse der Plasma- und Materialforschung ungefähr 2050 in einen Demonstrationsreaktor ein, der 300 bis 500 Megawatt elektrische Energie liefern kann.

An ITER sind viele Nationen beteiligt. Gibt es daneben noch weitere staatliche Projekte?

Ja, zum Beispiel in Großbritannien. Das Land ist zwar bei ITER mit dabei, verfolgt daneben aber auch eigene ambitionierte Pläne. So will die britische Regierung bereits bis 2040 einen ersten Fusionsreaktor fertigstellen. China – auch ein Mitglied des ITER-Konsortiums – treibt ebenfalls eigene Projekte voran und hat schon einige Testanlagen gebaut. Die USA wiederum fördern neben ITER auch eine Reihe von Startups aus dem Bereich der Kernfusion.

Wann rechnen Sie mit dem ersten kommerziellen Fusionsreaktor? Und was würde er leisten?

Von den Demonstrationsreaktoren bis zur ersten kommerziellen Anlage dürften weitere 10 bis 20 Jahre vergehen. Es könnte also irgendwann zwischen 2060 und 2070 soweit sein. Wahrscheinlich hätte ein solcher Fusionsreaktor ähnliche Leistungsdaten wie ein heutiges Kernkraftwerk. Er würde also rund ein Gigawatt elektrische und drei Gigawatt Wärmenergie liefern – ohne CO2-Emissionen.

Dr. Klaus Hesch, Karlsruher Institut für Technologie

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