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Kommerzielle Nutzung von Kernfusion#

H. Maurer, erstellt aus Quellen im Internet
Überarbeitet September 2024

China überholt die USA bei Fusions Forschung und investiert über 1 Milliarde Dolalr pro Jahr in die "Zähmung" der Fusionenergie (Bericht vom 20. 9.2024) #

Ob bzw. wann und in welchem Umfang eine kommerzielle Nutzung von Kernfusionskraftwerken möglich sein wird ist noch nicht klar. Man kann davon ausgehen (siehe den Hinweis auf die MIT Energy Initiative and MIT Plasma Science & Fusion Center Studie in der Zusammenfassung) dass die Technick bis 2035 den Bau von Fusionskraftwerken erlaubt, aber wie stark sie verwendet werden wird, wird von den Kosten abhängen, die alleridngs bis 2100 ständig fallen dürften. Obwohl in den letzten Jahren erhebliche Fortschritte erzielt wurden, befinden sich 2024 die Forschungs- und Entwicklungsprogramme noch in der Phase der experimentellen Machbarkeitsdemonstration. Zu Fusionskernreaktoen im Austria-Forum gibt es einen Kurbeitrag aus 2023, einen technischen Beitrag und einen ausführlicheren mehrmals ergänzten Beitrag unter Atomenergie. Aus dem sei hier vorweg aus einer Aussendung der IIASA im Dezember 2023 zitiert, die eine gute Zusammenfassung auf Englisch darstellt:

Here are some recent updates on the progress of small fusion reactors:

  • In December 2022, researchers at the Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) achieved net energy gain in a fusion experiment using lasers. This is a major milestone for fusion research, as it demonstrates that fusion reactions can generate more energy than is used to start them up.
  • In October 2023, the International Atomic Energy Agency (IAEA) released the World Fusion Outlook 2023, which outlines the progress made in fusion research and technology development. The report notes that recent progress suggests fusion could be part of the global long-term plan for net zero and climate change mitigation and satisfy rising electricity demands.
  • Several companies and research institutions are making progress on their own small fusion reactor projects. For example, General Fusion is developing a reactor that uses magnetic confinement and a piston to implode a capsule of fuel, creating a high-pressure shock wave that ignites the fusion reaction. This design has the potential to be more efficient than other types of fusion reactors.
  • The cost of fusion research is decreasing, making it more affordable to develop and deploy fusion reactors. This is due in part to advances in computing power, which has allowed researchers to simulate fusion reactions more accurately and efficiently.
Despite these advances, there are still challenges that need to be overcome before small fusion reactors can be commercially viable. These challenges include: :
  • Developing a reactor that can maintain a stable fusion reaction for long periods of time.
  • Ensuring that the reactor can operate safely and without releasing radioactive waste.
  • Minimizing the cost of building and operating a fusion reactor.

Overall, the progress made in small fusion reactor research is encouraging. With continued investment and innovation, it is possible that small fusion reactors could be a reality within the next few decades.

In NID findet sich ein provokanter Kurbeitrag: Kernfusionskraftwerke: ja, bitte! aber auch ein Kurzbeitrag: Kernfusionskraftwerke: nie!. In beiden Beiträgen kommt allerdings heraus, dass Kernfusionskraftwerke eine Chance für saubere Energiegewinnung sein könnten, aber der Beweis, das man sie je kommerziell betreiben kann steht noch immer aus (Stand Herbst 2024)

Hier nun eine Zusammenstellung Stand Mitte 2024.

Der gegenwärtige Stand:#

Derzeit laufen weltweit verschiedene Forschungsprojekte, die an der Entwicklung von Fusionsreaktoren arbeiten. Zu den bekanntesten gehören:
  • ITER: Das internationale thermonukleare Versuchsexperiment (ITER) in Südfrankreich ist das größte und ehrgeizigste Fusionsprojekt. In der Austria-Wiki Version, die vom Anfang 2022 stammt, glaubt man noch, dass der Reaktor bis längstens 2028 in Betrieb gehen kann. Geht man aber von dieser Version zur aktuelle Wikipedia Version (Klick rechts oben oder direkt wir von weiteren Verzögerungen gesprochen.
  • Wendelstein 7-X: Der Stellarator Wendelstein 7-X am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald, Deutschland, hat 2021 als erster Stellarator minutenlang Plasma mit einer Leistung von über 5 Megawatt gehalten.
  • National Ignition Facility (NIF): Die NIF-Laseranlage des Lawrence Livermore National Laboratory in den USA hat 2021 erstmals mehr Energie durch Kernfusion freigesetzt als die Laser selbst aufgebracht haben

Wer forscht in dieser Richtung?#

Neben den genannten Forschungsprojekten gibt es noch viele weitere Initiativen, die an der Entwicklung von Fusionsreaktoren arbeiten. Die Forschung wird sowohl von staatlichen Stellen als auch von privaten Unternehmen finanziert. Zu den wichtigsten Akteuren gehören:
  • Internationale Organisationen: ITER, Euratom, International Atomic Energy Agency (IAEA)
  • Staaten: China, USA, Frankreich, Deutschland, Japan, Südkorea, Russland
  • Unternehmen: General Fusion, Commonwealth Fusion Systems, Tokamak Energy
Insgesamt gibt es mehrere Projekte die sich auf die Entwicklung von kleineren und modulareren Fusionsreaktoren konzentrieren. Diese Reaktoren könnten schneller und kostengünstiger zu bauen sein als die großen Forschungsprojekte. China ist eines der Länder, die aktiv in diesem Bereich forschen. Das China National Institute for Fusion Science (NIFS) hat ein Programm zur Entwicklung eines kompakten Stellarators mit dem Namen "CFETR" gestartet. Der Reaktor soll in den 2040er Jahren in Betrieb genommen werden.

Zusammenfassung#

Die Kernfusion hat das Potenzial, eine saubere und nahezu unbegrenzte Energiequelle zu sein. Die kommerzielle Nutzung ist jedoch noch nicht absehbar. In den nächsten Jahren und Jahrzehnten wird die Forschung und Entwicklung weiter voranschreiten, um die technische Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit von Fusionskraftwerken zu demonstrieren. Es ist wichtig zu beachten, dass die Kernfusion mit einigen Herausforderungen verbunden ist, die noch gelöst werden müssen. Dazu gehören die hohen Temperaturen und Drücke, die für die Fusion erforderlich sind, sowie die Entwicklung von Materialien, die den extremen Bedingungen in einem Fusionsreaktor standhalten können. Trotz dieser Herausforderungen hat die Kernfusion das Potenzial, die Energieversorgung der Welt nachhaltig zu verändern.

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