Im Gegensatz zu Tokamak- und Stellarator-Reaktoren erzeugt Helions Trenta-Fusionsgenerator Strom direkt aus dem Fusionsprozess. Das Unternehmen ist eines von vielen, die privat finanziert werden. (Bild: Helion)
Der Traum von der Kernfusion als unerschöpfliche Energiequelle ist ein gigantisches Unterfangen, das nicht nur staatliche Forschungsprojekte wie ITER vorantreiben. Die Einführung zur Kernfusion hat bereits gezeigt, dass enorme Investitionen und technologische Fortschritte nötig sind, um diese Vision zu verwirklichen. Neben internationalen Kooperationen haben sich auch zahlreiche private Unternehmen in den letzten Jahren in das Rennen um die Fusionsenergie eingeschaltet. Private Unternehmen und Investoren wie Bill Gates, Jeff Bezos und George Soros stecken Milliarden in die Entwicklung dieser Zukunftstechnologie. In diesem Beitrag werfen wir einen Blick auf die innovativen Ansätze dieser Unternehmen und wie sie versuchen, die Kernfusion schneller und wirtschaftlicher umzusetzen.
Der Aufstieg privater Unternehmen in der Fusionsforschung
Neben großen staatlich geförderten Projekten wie ITER setzen auch private Unternehmen auf die Kernfusion. Firmen wie Helion Energy, Tokamak Energy, Novatron und Commonwealth Fusion Systems arbeiten an innovativen Konzepten, die kosteneffizienter und schneller umsetzbar sein sollen. Ihre Ansätze basieren oft auf neuen Technologien, wie Hochtemperatur-Supraleitern, die stärkere Magnetfelder erzeugen und weniger aufwändige Kühlung benötigen. Mehr über die technologische Entwicklung von Tokamaks und Stellaratoren lesen Sie hier.
Kernfusion: Wer wird der Erste sein, der sie zum Laufen bringt?
Welche technologischen Ansätze verfolgen private Fusionsunternehmen?
Tokamaks und Stellaratoren
Beim Tokamak wird das Plasma durch einen Stromfluss stabilisiert, der im Inneren des Plasmas erzeugt wird. Die torusförmige Bauweise (ähnlich einem Donut) und die starken Magnetfelder stellen sicher, dass das Plasma nicht mit den Wänden des Reaktors in Kontakt kommt.
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Tokamak Energy in Großbritannien setzt auf den kompakten „ST80-HTS“, einen Tokamak, der Hochtemperatur-Supraleiter verwendet. Diese werden mit flüssigem Stickstoff statt mit Helium gekühlt, was günstiger und praktischer ist. Der „ST80-HTS“ soll bis 2026 fertiggestellt sein und bis in die frühen 2030er Jahre einen netzfähigen Reaktor liefern.
Commonwealth Fusion Systems in den USA arbeitet an SPARC, einem Tokamak, der magnetische Felder von über 12 Tesla erzeugt und das Plasma auf etwa 80 Millionen Kelvin erhitzt. SPARC dient als Prototyp für einen späteren kommerziellen Reaktor und soll 2025 in Betrieb gehen.
Eine Weiterentwicklung des magnetisches Einschluss stellt der Stellarator dar, der durch eine verdrehte Magnetfeldgeometrie eine bessere Stabilität des Plasmas ermöglicht. Unternehmen wie Type One Energy und Renaissance Fusion setzen auf diese Technologie und planen, diese komplexe, aber potenziell effizientere Methode für kostengünstigere und stabilere Fusionsreaktoren zu nutzen.
Die Trägheitsfusion basiert auf der komprimierenden Wirkung hoher Kräfte auf eine kleine Brennstoffkapsel, bis eine Fusion ausgelöst wird. Diese Methode wird in der National Ignition Facility (NIF) verwendet und von Unternehmen wie First Light Fusion weiterentwickelt.
- First Light Fusion arbeitet mit kinetischer Energie, um eine Projektil-basierte Kapsel zu komprimieren. Diese Methode, inspiriert von der Natur, nutzt ein 22 Meter langes Geschütz, das ein Projektil mit hoher Geschwindigkeit auf eine Kapsel schießt. Erste Versuche zeigen, dass diese Technik Fusion ermöglichen könnte, wenngleich noch viele technische Herausforderungen bestehen.
Diese Methode vermeidet den Bedarf an großen Magnetfeldern, was die Komplexität und die Kosten des Systems verringern könnte, wenn sie weiterentwickelt wird.
Überblick über ausgewählte Fusionsreaktoren: Wo sie stehen, was sie machen und wie weit sie sind.
Wie vereinen Hybridansätze Feld- und Trägheitskonfinierung?
Hybridmethoden kombinieren magnetische und trägheitsbasierte Konfinierung, um die Energiedichte und Effizienz zu steigern. Unternehmen wie General Fusion und Helion Energy haben solche Ansätze entwickelt und setzen auf eine Kombination aus Magnetfeldern und Druckkräften.
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General Fusion in Kanada komprimiert eine plasmagefüllte Kammer mit Dampfkolben. Diese Methode ist nicht nur vergleichsweise kompakt, sondern dank des Einsatzes von flüssigem Blei und Lithium auch besonders langlebig und strahlungssicher.
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Helion Energy in den USA nutzt eine Kombination aus Deuterium und Helium-3, um Plasma zu erhitzen und direkt elektrische Energie zu erzeugen. Dies könnte den Energiegewinn pro Fusion erheblich steigern.
Welche alternativen Ansätze gibt es noch in der Fusionsforschung?
Neben den klassischen Methoden experimentieren einige Unternehmen mit völlig neuen Ansätzen. So setzt TAE Technologies – unterstützt durch Google – auf die Kollision von Plasma-Strahlen, während ZAP Energy die Z-Pinch-Technologie nutzt, bei der elektrische Felder das Plasma so stark komprimieren, dass Fusion entsteht. Beide Methoden könnten sich als kostengünstige Alternativen erweisen, da sie mit einer kleineren Infrastruktur auskommen.
Der Autor: Dr. 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.