Chinas Mission: Energie aus Kernfusion

Kann China die Welt bei der Kernfusion anführen?

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Der EAST-Tokamak für die Fusionsforschung am Institut für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (ASIPP) in Hefei, China
Der Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) für die Fusionsforschung am Institut für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (ASIPP) in Hefei, China

China investiert Milliarden in die Entwicklung von Kernfusionstechnologie. Mit ehrgeizigen Plänen und Forschungsreaktoren wie EAST nimmt das Land im Wettlauf um Fusionsenergie eine führende Rolle ein. Satellitenbilder geben nun Anlass zu Spekulationen.

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.

Ergänzung vom 11.2.2025: Baut China ein Fusionskraftwerk?

Das hochauflösende Satellitenbild zeigt eine gigantische Baustelle mit einem auffälligen sechseckigen Zentralgebäude, das von sternförmig angeordneten rechteckigen Bauten flankiert wird. Laut Reuters gehen Experten davon aus, dass China an diesem Ort, genauer gesagt in der Nähe der Stadt Mianyang, eine riesige Laser-Fusionsanlage, baut. Die Satellitenbilder zeigen eine Struktur mit vier großen Armen für Laserbänke sowie eine zentrale Experimentierkammer, in der Wasserstoffisotope durch Laserenergie zur Fusion gebracht werden könnte. Diese Technologie, bekannt als Trägheitsfusion (inertial confinement fusion), zielt darauf ab, eine nachhaltige und nahezu unbegrenzte Energiequelle zu erschließen. Die Größe der Anlage könnte höhere Drücke und eine stärkere Kompression des Brennstoffs ermöglichen, was potenziell die Effizienz der Fusionsexperimente steigert.

Soll die neue chinesische Einrichtung, offiziell als Laser Fusion Major Device Laboratory bezeichnet, rund 50 % größer sein als das US-amerikanische National Ignition Facility (NIF), das als führendes Fusionslabor weltweit gilt. Das US-NIF hatte 2022 mit einem „scientific breakeven“-Experiment Aufsehen erregt, bei dem erstmals mehr Energie durch die Fusion freigesetzt wurde, als die Laser in das Ziel einbrachten. Ein größerer Versuchsbereich in China könnte potenziell höhere Drücke erzeugen und größere Mengen Brennstoff komprimieren, was die Effizienz der Fusionsreaktion steigern könnte. China selbst hat sich bisher nicht öffentlich zu der Anlage oder ihrem Zweck geäußert.

Satellitenbild einer großen, sechseckigen Gebäudestruktur im Bau, umgeben von mehreren rechteckigen Gebäuden, die sich sternförmig um das Zentrum anordnen. Die Baustelle zeigt Kräne, Baumaterialien und Erdbewegungen, was auf eine großangelegte Konstruktion hindeutet. Die Architektur deutet auf ein Forschungszentrum, einen Regierungskomplex oder eine militärische Anlage hin. Die Struktur liegt in einer trockenen, unbebauten Landschaft mit wenigen Straßen und Infrastrukturanschlüssen.
Entsteht hier das aktuell größte Fusionskraftwerk der Welt? Das zumindest behaupten Experten.

TL:DR – Chinas ambitionierter Weg zur führenden Nation in der Kernfusionsforschung

China treibt die Forschung zur Kernfusion stark voran, um seinen wachsenden Energiebedarf zu decken und die CO₂-Emissionen zu senken. Der EAST-Tokamak ist eine Schlüsselanlage, die mehrfach Rekorde für die Erhaltung von Plasma aufgestellt hat und eine zentrale Rolle in internationalen Projekten wie ITER spielt. Mit jährlichen Investitionen von etwa 1,5 Milliarden US-Dollar ist China weltweit führend in der Fusionstechnologie. Die Kernfusion wird als entscheidend für Chinas Energiezukunft betrachtet, da sie eine nahezu unbegrenzte, saubere Energiequelle bieten könnte. Der geplante China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR) soll bis 2035 1 Gigawatt Energie erzeugen, mit dem Ziel, bis 2050 kommerzielle Fusionskraftwerke zu betreiben. Trotz der Fortschritte bleibt der Durchbruch noch eine Herausforderung, die voraussichtlich erst in den 2040er Jahren erreicht wird.

Ein Forscher in der Vakuumkammer des Experimental Advanced Superconducting Tokamaks
Ein Forscher in der Vakuumkammer des EAST

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.

Update vom 23.1.2025: Meilenstein in der Fusionstechnologie: Neuer Rekord für Chinas "künstliche Sonne"

Der chinesische Fusionsreaktor EAST hat einen neuen Weltrekord aufgestellt: Er konnte Plasma im Hocheinschlussmodus (H-Modus) für 1.066 Sekunden stabil halten. Dies übertrifft den bisherigen Rekord von 403 Sekunden aus dem Jahr 2023 erheblich. Der Meilenstein wurde am 20. Januar 2025 in Hefei, Provinz Anhui, von Wissenschaftlern des Instituts für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften erreicht.

Der H-Modus, ein Plasmazustand mit verbesserter Energieeinschlusszeit, gilt als entscheidend für die Entwicklung von Kernfusionsreaktoren. Der Rekord wurde durch umfangreiche Systemaufrüstungen ermöglicht, darunter eine Verdopplung der Heizleistung des Reaktors. Diese Fortschritte tragen dazu bei, die Grundlage für eine stabile und effiziente Energiegewinnung aus Kernfusion zu schaffen.

Was ist der Hocheinschlussmodus (H-Modus)?

Der Hocheinschlussmodus (H-Modus) ist ein Plasmazustand, der erstmals 1982 entdeckt wurde und einen Durchbruch in der Fusionsforschung darstellt. Er entsteht durch eine plötzliche, nichtlineare Veränderung des Plasmazustands, wenn die Heizleistung über einen bestimmten Schwellenwert angehoben wird. Dies führt zu einer deutlich verbesserten Energieeinschlusszeit, wodurch die Energie länger im Plasma gespeichert bleibt.

Entstehung und Eigenschaften des Hocheinschlussmodus

Der H-Modus zeichnet sich durch die Bildung einer Transportbarriere am Plasmarand aus, bei der die Turbulenz stark reduziert wird. Dies wird durch ein elektrisches Feld (radiales elektrisches Feld) am Plasmarand verursacht, das die Turbulenz abschwächt und den Energieverlust minimiert. Dieser Effekt führt zu einer Verdopplung der Energieeinschlusszeit und verbessert die Effizienz des Plasmas erheblich.

Die Entdeckung des H-Modus erfolgte eher zufällig während Experimenten am deutschen Tokamak ASDEX. Nach anfänglicher Skepsis wurde der H-Modus durch weitere Experimente und internationale Bestätigung als revolutionärer Fortschritt in der Fusionsforschung anerkannt.

Bedeutung des H-Modus

Der Hocheinschlussmodus ist heute die Grundlage für experimentelle und zukünftige Fusionsreaktoren wie ITER und dient als Standard für den Betrieb von Tokamaks. Er zeigt, wie nichtlineare Prozesse und Selbstorganisation die Transportmechanismen im Plasma beeinflussen und optimieren können.

Herausforderungen und Ausblick

Obwohl der H-Modus die Effizienz erheblich steigert, bringt er auch Herausforderungen mit sich, wie die Bildung von Edge Localized Modes (ELMs), die das Plasma instabil machen können. Zukünftige Forschungsarbeiten zielen darauf ab, ELM-freie H-Modi zu erreichen, um die Stabilität und Sicherheit weiter zu verbessern.

Was ist ein Tokamak?

Ein Tokamak ist ein spezieller Reaktortyp zur Erzeugung von Energie durch Kernfusion. Er nutzt starke Magnetfelder, um ein extrem heißes Plasma aus Wasserstoffisotopen in einer ringförmigen Kammer zu halten. Kernfusion entsteht, wenn Atomkerne bei sehr hohen Temperaturen verschmelzen und dabei Energie freisetzen, ähnlich wie in der Sonne. Die ringförmige Struktur hilft, das Plasma stabil zu halten, da es bei diesen Temperaturen kein Material gibt, das das Plasma direkt berühren könnte. Magnetfelder halten das Plasma in der Schwebe, so dass es nicht mit den Reaktorwänden in Berührung kommt. Tokamaks gehören derzeit zu den fortschrittlichsten Fusionskonzepten, die Technologie befindet sich jedoch noch in der Entwicklung.

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.

Überblick über ausgewählte Fusionsreaktoren: Wo sie stehen, was sie machen und wie weit sie sind.

Das deutsche Start-up Proxima Fusion mit Sitz in München entwickelt innovative Stellaratoren als Fusionskraftwerke. Mit rund 30 Mitarbeitern, KI-gestützten Designs und Hochtemperatursupraleitern will das Unternehmen bis 2031 einen energiepositiven Prototyp fertigstellen.
Das deutsche Start-up Proxima Fusion mit Sitz in Münchenentwickelt innovative Stellaratoren als Fusionskraftwerke. Mit rund 30 Mitarbeitern, KI-gestützten Designs und Hochtemperatursupraleitern will das Unternehmen bis 2031 einen energiepositiven Prototyp fertigstellen.
Proxima Fusion befindet sich aktuell in der Entwicklungsphase. Mithilfe von 27 Millionen Euro privater Investitionen und öffentlichen Mitteln wird der erste Prototyp vorangetrieben. Die Technologie basiert auf dem Wendelstein 7-X-Experiment in Greifswald, das bereits mehrere Rekorde in der Fusionsforschung aufgestellt hat. Der Einsatz von KI und Hochtemperatursupraleitern optimiert den Designprozess und beschleunigt die Realisierung.
Proxima Fusion befindet sich aktuell in der Entwicklungsphase. Mithilfe von 27 Millionen Euro privater Investitionen und öffentlichen Mitteln wird der erste Prototyp vorangetrieben. Die Technologie basiert auf dem Wendelstein 7-X-Experiment in Greifswald, das bereits mehrere Rekorde in der Fusionsforschung aufgestellt hat. Der Einsatz von KI und Hochtemperatursupraleitern optimiert den Designprozess und beschleunigt die Realisierung.
ITER ist ein internationaler Tokamak-Fusionsreaktor, der den Ansatz der magnetischen Einkapselung verfolgt. Der Reaktor befindet sich in Cadarache, Frankreich, und rund 2.000 Mitarbeiter aus verschiedenen Ländern sind am Projekt beteiligt.
ITER ist ein internationaler Tokamak-Fusionsreaktor, der den Ansatz der magnetischen Einkapselung verfolgt. Der Reaktor befindet sich in Cadarache, Frankreich, und rund 2.000 Mitarbeiter aus verschiedenen Ländern sind am Projekt beteiligt.
Der aktuelle Projektstatus von ITER sieht vor, dass der erste Plasma-Versuch im Jahr 2025 stattfinden soll. Ein bedeutender Meilenstein wurde kürzlich mit dem erfolgreichen Einbau der kryogenen Abschirmung erreicht.
Der aktuelle Projektstatus von ITER sah eigentlich vor, dass der erste Plasma-Versuch im Jahr 2025 stattfinden soll. Allerdings wird sich der Plan aufgrund von Problemen mit Schweißnähten und Rissen in der Fusionskammer verzögern.
Die letzte Naht an der stählernen Außenhaut von Wendelstein 7-X wurde im Mai 2013 geschlossen. Der Kern der Anlage ist im Rohbau fertig.
Der – im Vergleich zu Iter deutlich kleinere – Stellarator Wendelstein 7-X nutzt einen innovativen Ansatz zur magnetischen Einkapselung und Stabilisierung von Plasmen. Er befindet sich in Greifswald, Deutschland, und wird von etwa 400 Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik betrieben.
Blick in das Plasmagefäß von Wendelstein 7X nach Umbauarbeiten im November 2021
2018 gelang es Wendelstein 7-X, ein Plasma für 100 Sekunden stabil zu halten, was als Durchbruch für die Stellarator-Technologie gilt. Nach einer Wartungsphase nahm der Kernfusions-Reaktor im September 2024 den Versuchsbetrieb mit deutlichen Verbesserungen wieder auf. Im Februar 2023 erreichte Wendelstein 7-X dann einen neuen Rekord: Ein Energieumsatz von 1,3 Gigajoule wurde für 480 Sekunden (8 Minuten) aufrechterhalten.Dies übertraf den vorherigen Bestwert um das 17-fache. Die Wissenschaftler planen, den Energieumsatz in den kommenden Jahren auf 18 Gigajoule zu steigern und das Plasma für eine halbe Stunde stabil zu halten.
National Ignition Facility
Die National Ignition Facility (NIF) nutzt den Trägheitseinschluss-Ansatz mit Hochleistungslasern, um Brennstoffpellets zur Fusion zu komprimieren. Die Anlage steht in Livermore, Kalifornien, USA, und beschäftigt über 1.000 Mitarbeiter.
Die Targetkammer der National Ignition Facility des LLNL, in der 192 Laserstrahlen mehr als 2 Millionen Joule ultravioletter Energie auf ein winziges Brennstoffpellet lieferten, um am 5. Dezember 2022 eine Fusionszündung zu erzeugen.
Im Bild: Die Targetkammer, in der 192 Laserstrahlen mehr als 2 Millionen Joule ultravioletter Energie auf ein winziges Brennstoffpellet lieferten, um am 5. Dezember 2022 eine Fusionszündung in der NIF zu erzeugen. Dabei wurde mehr Energie durch die Fusion erzeugt, als durch die Laser eingebracht wurde.
Das Large Helical Device (LHD) ist ein Stellarator, der zur Erforschung der Plasmaphysik und Fusionsenergie dient. Der Reaktor befindet sich in Toki, Gifu, Japan, und etwa 300 Wissenschaftler und Ingenieure arbeiten daran.
Das Large Helical Device (LHD) ist ein Stellarator, der seit 1998 zur Erforschung der Plasmaphysik und Fusionsenergie dient. Der Reaktor befindet sich in Toki, Gifu, Japan, und etwa 300 Wissenschaftler und Ingenieure arbeiten daran.
Large Helical Device (LHD)
2023 konnte im Large Helical Device (LHD) in Japan erstmals die Kernfusion von Wasserstoff und Bor in einem Magneteinschluss-Plasma erfolgreich nachgewiesen werden, ein bedeutender Schritt in Richtung sauberer, nicht-radioaktiver Fusionskraftwerke. Durch das Einbringen von Borkörnchen ins Plasma und das Beschießen mit energiereichen Protonen gelang es, eine signifikante Menge an Heliumkernen zu erzeugen, was die Fusionsreaktion bestätigte. Die Forscher sehen in diesen Ergebnissen eine Basis für die Entwicklung sichererer und umweltfreundlicherer Fusionsreaktoren. TAE Technologies plant bis 2030, Prototypen für Reaktoren zu entwickeln, die auf diesem Konzept basieren und möglicherweise mehr Energie erzeugen, als sie verbrauchen.
Das Omega Laser Facility am Laboratory for Laser Energetics (LLE) der Universität Rochester
Der OMEGA-Laser, der zur Erforschung der Trägheitsfusion verwendet wird, steht in Rochester, New York, USA. Über 1.000 Mitarbeiter, darunter 450 Wissenschaftler und Ingenieure, arbeiten an diesem Projekt des Laboratory for Laser Energetics (LLE).
Das Omega Laser Facility am Laboratory for Laser Energetics (LLE) der Universität Rochester
Das OMEGA-Lasersystem der University of Rochester hat erfolgreich neue Fortschritte in der Trägheitsfusion erzielt und damit als potenzieller "Zündfunke" für größere Fusionsreaktionen gedient. Mit nur 28 Kilojoule Laserenergie wurden winzige Kapseln mit Deuterium und Tritium so komprimiert, dass ein Plasma entstand, das Fusionsreaktionen ermöglichte.
Der Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR)
Der Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR) verfolgt den supraleitenden Tokamak-Ansatz zur Untersuchung der Plasmaphysik und Fusionsenergie. Die Anlage befindet sich in Daejeon, Südkorea, und es sind rund 150 Wissenschaftler und Ingenieure beteiligt.
Der Korea Superconducting Tokamak Advanced Research (KSTAR)
Im Jahr 2020 gelang es KSTAR – „Koreas künstliche Sonne“ – , ein Plasma für 20 Sekunden bei über 100 Millionen Grad Celsius aufrechtzuerhalten, was als großer Meilenstein in der Plasmaphysik gilt. Ende März 2024 brannte das Plasma im Reaktor sogar für 48 Sekunden bei 100 Millionen Grad Celsius.)
Der EAST-Tokamak für die Fusionsforschung am Institut für Plasmaphysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (ASIPP) in Hefei, China
Der Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) verwendet ebenfalls supraleitende Technologie, um Langzeit-Plasmaentladungen zu erforschen. Der Reaktor steht in Hefei, China, mit mehr als 200 Forschern und Technikern im Team.
Plasma im EAST
Im Mai 2023 erreichte EAST einen bedeutenden Durchbruch: Es gelang, ein Plasma für 403 Sekunden (etwa 6,7 Minuten) bei einer Temperatur von 120 Millionen °C aufrechtzuerhalten.. "Key issues for long-pulse high-βNoperation with theExperimental Advanced Superconducting Tokamak(EAST)". Nuclear Fusion 57 (5): 056021.DOI:10.1088/1741-4326/aa626c.ISSN0029-5515. Figure 5,CC BY 3.0,Link)
Erstes Plasma im SMART-Tokamak, aufgenommen mit einer superschnellen Kamera im sichtbaren Spektrum
SMART (SMall Aspect Ratio Tokamak) ist ein neu entwickelter, kompakter Tokamak-Fusionsreaktor an der Universität Sevilla in Spanien.Entwickelt und betrieben wird er vom Plasma Science and Fusion Technology Laboratory unter der Leitung von Professor Manuel García Muñoz und Professorin Eleonora Viezzer. Mit einem geringen Aspektverhältnis und den Abmessungen von nur 1,6 × 1,6 Metern stellt SMART eine innovative Plattform für die Erforschung neuer Plasmageometrien dar, insbesondere der negativen Triangularität.
Beispiele für verschiedene Gleichgewichte, die bei SMART erreicht werden können.
Im Januar 2025 gelang dem SMART-Tokamak erstmals die Erzeugung von Plasma, ein bedeutender Meilenstein in der Fusionsforschung. Durch den Einsatz negativer Triangularität testet der Reaktor ein neuartiges Design, das den Weg zu kleineren und effizienteren Fusionskraftwerken ebnen könnte. Die gewonnenen Daten aus den ersten Plasmatests werden mit Hochgeschwindigkeitskameras im sichtbaren Spektrum aufgezeichnet und analysiert, um die Stabilität und Leistungsfähigkeit des Plasmas zu bewerten.
Century hat sich zum Ziel gesetzt, drei Hauptaspekte des Zap-Energiekonzepts zu integrieren und zu testen: sich wiederholende gepulste Stromversorgungen, dem Plasma zugewandte zirkulierende Flüssigmetallwände und Technologie zur Abschwächung von Elektrodenschäden.
Zap Energy ist ein in Everett, Washington, ansässiges Unternehmen, das an einer kostengünstigen und kompakten Fusionslösung arbeitet. Das Team um die Gründer Benj Conway, Brian A. Nelson und Uri Shumlak setzt auf die Sheared-Flow-Stabilized Z-Pinch-Technologie, die ohne supraleitende Magnete auskommt und eine wirtschaftlich tragfähige Fusion ermöglichen soll.
Der Z-Pinch-Effekt ist ein elektromagnetisches Phänomen, bei dem elektrische Ströme Magnetfelder erzeugen, die so stark sind, dass sie Materie komprimieren. Zap will diesen Effekt nutzen, um die Fusionsforschung voranzutreiben und die Idee der Fusionsenergie Wirklichkeit werden zu lassen. Dabei ist das Unternehmen über die Theoriephase hinaus.
Der aktuelle Entwicklungsstand von Zap Energy sieht mit dem Century-Projekt die erste vollintegrierte Demonstration relevanter Fusionskraftwerk-Technologien vor. Während wichtige Meilensteine wie eine stabile Plasmaerzeugung und hohe Neutronenausbeuten erreicht wurden, stehen noch weitere Herausforderungen bevor, darunter die Skalierung der Technologie und die Entwicklung robuster Materialien für den Langzeitbetrieb.

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.

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Fragen und Antworten zum China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR):

CFETR Chinas Fusionskraft-Zeitplan bis 2050
CFETR Chinas Fusionskraft-Zeitplan bis 2050

1. Was ist der CFETR?

Der CFETR ist ein geplanter Tokamak-Fusionsreaktor in China, der als Brücke zwischen der internationalen ITER-Fusionsanlage und Chinas erstem kommerziellen Fusionskraftwerk dienen soll. Er wird in Hefei, Anhui, unter Leitung der Chinese Academy of Sciences entwickelt.

2. Welches Ziel verfolgt der CFETR?

Der CFETR soll in zwei Phasen betrieben werden: In der ersten Phase wird er eine Fusionsleistung von 200 MW erreichen, in der zweiten Phase bis zu 1.000 MW. Das Ziel ist, die Technologie für ein zukünftiges kommerzielles Fusionskraftwerk zu entwickeln und zu testen.

3. Wann soll der CFETR in Betrieb gehen?

Die Anlage soll bis 2035 fertiggestellt werden. Ein Upgrade des Reaktors ist für das Jahr 2040 geplant, mit der Erwartung, dass bis 2050 ein kommerzielles Fusionskraftwerk in Betrieb gehen kann.

4. Welche Herausforderungen gibt es?

Zu den größten Herausforderungen gehören die Tritiumproduktion, der Umgang mit extremen Temperaturen und Neutronenflüssen sowie die Entwicklung geeigneter Materialien für den Reaktorbetrieb. Auch wirtschaftliche und sicherheitstechnische Fragen müssen gelöst werden.

5. Wie unterscheidet sich der CFETR von anderen Fusionsprojekten?

Im Vergleich zu bestehenden Anlagen wie ITER soll der CFETR die kommerzielle Machbarkeit der Kernfusion weiter vorantreiben. Er wird nicht nur als Testplattform für Fusionsexperimente dienen, sondern auch zur Erforschung von Materialien und Technologien für künftige Fusionskraftwerke.

6. Was sind die langfristigen Pläne für die Kernfusion in China?

China plant, nach der erfolgreichen Inbetriebnahme des CFETR bis 2050 das erste kommerzielle Fusionskraftwerk zu bauen, das Prototype Fusion Power Plant (PFPP), welches ein bedeutender Schritt in Richtung einer nachhaltigen Energiezukunft wäre.

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.

Der Autor: Dr. Martin Large

Martin Large

Aus dem Schoß einer Lehrerfamilie entsprungen (Vater, Großvater, Bruder und Onkel), war es Martin Large schon immer ein Anliegen, Wissen an andere aufzubereiten und zu vermitteln. Ob in der Schule oder im (Biologie)-Studium, er versuchte immer, seine Mitmenschen mitzunehmen und ihr Leben angenehmer zu gestalten. Diese Leidenschaft kann er nun als Redakteur ausleben. Zudem kümmert er sich um die Themen SEO und alles was dazu gehört bei all-electronics.de.

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