Kann China die Welt bei der Kernfusion anführen?

Was treibt Chinas Vorstoß in der Kernfusionsforschung an?

China hat in den letzten Jahren enorme Fortschritte in der Kernfusionsforschung gemacht, angetrieben durch die dringende Notwendigkeit, seine wachsenden Energiebedürfnisse zu decken und gleichzeitig die CO₂-Emissionen zu reduzieren. Das Land, das nach wie vor stark von Kohle abhängt und einer der größten CO₂-Emittenten weltweit ist, sieht in der Kernfusion eine vielversprechende Lösung für eine saubere, nahezu unbegrenzte Energiequelle. Die chinesische Regierung hat daher die Kernfusion zu einem zentralen Bestandteil ihrer Strategie gemacht, die Energieversorgung des Landes zu sichern und gleichzeitig den Übergang zu einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu beschleunigen. Diese Priorisierung wird durch den aktuellen Fünfjahresplan unterstrichen, der umfassende Forschungseinrichtungen und Investitionen in Schlüsseltechnologien für die Fusionsforschung vorsieht.

Diese Rolle spielt der EAST-Tokamak in der chinesischen Forschung?

Der Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) ist das Herzstück der chinesischen Kernfusionsforschung. Diese Anlage, auch bekannt als „künstliche Sonne“, hat weltweit Aufmerksamkeit erregt, da sie eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung stabiler Plasmazustände spielt – einer entscheidenden Voraussetzung für die kommerzielle Nutzung der Kernfusion. Der Tokamak wird kontinuierlich für Experimente eingesetzt, die die Voraussetzungen für länger anhaltende und leistungsfähigere Fusionsreaktionen schaffen sollen. Jeden Tag werden hier bis zu 100 Plasma-Schüsse durchgeführt, weit mehr als in vergleichbaren westlichen Anlagen. Diese hohe Schlagzahl erlaubt es den Forschern, kontinuierlich Fortschritte zu erzielen und das Verhalten von Plasmen besser zu verstehen.

Durch diese intensive Forschung ist es EAST gelungen, mehrere Rekorde in der Plasmastabilität aufzustellen. Diese Fortschritte sind nicht nur ein Meilenstein für China, sondern auch von globaler Bedeutung, da die Ergebnisse direkt in internationale Projekte wie den International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) einfließen.

Chinas Investitionen in die globale Fusionstechnologie

China investiert massiv in die Fusionsforschung, sowohl auf staatlicher als auch auf privater Ebene. Der jährliche Investitionsaufwand wird auf etwa 1,5 Milliarden US-Dollar geschätzt – eine Summe, die beinahe doppelt so hoch ist wie die der USA. Dies zeigt nicht nur Chinas Entschlossenheit, in der globalen Forschung zur Fusionsenergie führend zu sein, sondern auch die enorme Geschwindigkeit, mit der das Land Fortschritte macht. Neben staatlichen Initiativen gibt es auch eine wachsende Anzahl privater Unternehmen, die in die Fusionsforschung investieren. Unternehmen wie Energy Singularity setzen auf neue Materialien und Techniken, um kleinere, effizientere Fusionsreaktoren zu entwickeln, die schneller gebaut werden können als große internationale Projekte wie ITER. So entwickelte das Unternehmen den Tokamak HH70, der laut eigenen Angaben weltweit erste vollständig supraleitende Fusionsreaktor mit Hochtemperaturtechnologie.

Im Juni 2024 soll die HH70 nach Unternehmensangaben erfolgreich das erste Plasma erzeugt haben. Die Anlage nutzt zwei Methoden zur Vorionisierung: Elektronenkanonen und Ionenzyklotronheizung. Sie verfügt über ein Magnetfeld von 0,6 Tesla und einen Plasmadurchmesser von 0,75 Metern mit 26 supraleitenden Magneten. HH70 ist der weltweit erste supraleitende Tokamak, der von einem kommerziellen Unternehmen gebaut wurde, und einer von nur vier supraleitenden Tokamaks weltweit, die in Betrieb sind. Der Erfolg von HH70 soll den Weg für die Entwicklung des nächsten Reaktors, HH170, ebnen, der eine Energieausbeute (Q) von über 10 erreichen soll, d.h. zehnmal mehr Energie erzeugen als eingesetzt wird.

Warum ist die Kernfusion entscheidend für Chinas Energiezukunft?

China steht vor einer immensen Herausforderung: Die Nachfrage nach Energie wird in den nächsten Jahrzehnten weiter steigen, während gleichzeitig die CO₂-Emissionen drastisch reduziert werden müssen. Trotz erheblicher Investitionen in erneuerbare Energien und Infrastruktur bleibt Kohle die dominierende Energiequelle des Landes. Die Kernfusion könnte hier eine zentrale Rolle spielen, da sie das Potenzial hat, die steigende Nachfrage nach Elektrizität zu decken, ohne die Umwelt zu belasten. Im Gegensatz zur Kernspaltung, bei der radioaktive Abfälle entstehen, für die die Endlagerproblematik immer noch nicht gelöst ist, produziert die Kernfusion nur kurzlebige Abfälle und ist deutlich sicherer. Die Reaktionen stoppen automatisch, wenn die Plasma-Temperaturen sinken oder andere Parameter aus dem Gleichgewicht geraten.

Kernfusion wird daher nicht nur als Lösung für Chinas Energieprobleme gesehen, sondern auch als eine Möglichkeit, das Land an die Spitze der globalen technologischen Innovation zu bringen.

Diese Fortschritte hat China in der Fusionsenergie bereits erzielt

China hat in der Fusionsforschung bedeutende Erfolge erzielt. Der EAST-Tokamak hat bereits mehrere Weltrekorde aufgestellt, darunter die längste Erhaltung von Plasmen für mehrere Minuten – eine Schlüsselanforderung für die kommerzielle Energieproduktion. Chinesische Forscher arbeiten zudem eng mit internationalen Partnern zusammen, um die Fortschritte weiter zu beschleunigen. Durch die hohe Anzahl an Plasma-Schüssen und die Verwendung von Materialien wie Wolfram für die Reaktorwände konnten die Ingenieure die Effizienz der Fusionstechnologie kontinuierlich verbessern.

Zudem hat China im Jahr 2022 einen umfassenden Plan zur Entwicklung eines China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) vorgestellt, der bis 2030 gebaut werden soll und einen weiteren Meilenstein auf dem Weg zur kommerziellen Fusionsenergie darstellt.

Chinas Pläne für den Bau von Fusionskraftwerken

Chinas ambitionierte Pläne umfassen den Bau des China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR), der bis in die 2030er Jahre bis zu 1 Gigawatt Energie produzieren soll. Der CFETR wird ein Brückenschlag zwischen ITER und kommerziellen Fusionskraftwerken sein, die Strom ins Netz einspeisen könnten. Die Arbeiten am CFETR sollen bereits in den nächsten Jahren beginnen, und erste Leistungsversuche sind für das nächste Jahrzehnt geplant. Wenn diese Pläne erfolgreich umgesetzt werden, könnte China bis zur Mitte des Jahrhunderts eines der ersten Länder sein, das über funktionsfähige Fusionskraftwerke verfügt.

Wann könnte ein Durchbruch in der Fusionsenergie kommen?

Trotz der beeindruckenden Fortschritte, die China und andere Länder machen, bleibt die Kernfusion eine der größten wissenschaftlichen und technologischen Herausforderungen unserer Zeit. Optimistische Prognosen gehen davon aus, dass China in den 2040er Jahren mit der kommerziellen Stromproduktion beginnen könnte. Der Bau von Fusionskraftwerken und die Entwicklung der dafür nötigen Infrastruktur laufen bereits auf Hochtouren. Dennoch betonen viele Wissenschaftler, dass der Durchbruch bei der Fusionsenergie eher einem Marathon als einem Sprint gleicht. Der entscheidende Meilenstein wird sein, ein brennendes Plasma zu erzeugen, das in der Lage ist, seine eigene Energie zu erhalten – ein Ziel, das in den nächsten zwei Jahrzehnten erreicht werden könnte.

Die enorme Bedeutung der Fusionsenergie, insbesondere für ein Land wie China, das vor gewaltigen Energie- und Umweltproblemen steht, bedeutet jedoch, dass keine Mühen gescheut werden, um dieses Ziel zu erreichen.