Die Energiequelle der Sonne könnte auch auf der Erde kontinuierlich Energie produzieren
Fusion ist die Energiequelle der Sonne: Im Zentrum der Sonne herrschen sehr hohe Temperaturen von 15 Millionen Grad Celsius und ein unglaublich hoher Druck von 100 Milliarden Bar. Unter solch extremen Bedingungen verschmelzen die Atomkerne von zwei Wasserstoffatomen zu einem neuen Helium-Atomkern. Sie „fusionieren“. Bei diesem Prozess wird sehr viel Energie freigesetzt.
Forschende arbeiten intensiv daran, „die Energie der Sonne auf die Erde zu holen“, indem sie versuchen, den Fusionsprozess in speziellen Reaktoren kontrolliert und kontinuierlich ablaufen zu lassen. Ihre Hoffnung ist es, eines Tages die Fusion als zuverlässige und klimaneutrale Energiequelle nutzen zu können.
Fusionskraftwerke auf der Erde nutzen die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium als Brennstoffe. Diese lassen sich aus Meerwasser und Gestein gewinnen und stehen somit nahezu unbegrenzt zur Verfügung. Mit 400 Litern Meerwasser für das Deuterium und circa 280 Kilogramm Gestein für das Tritium könnte man den Energiebedarf eines Menschen lebenslang decken. Anders als zum Beispiel Photovoltaik- oder Windkraftanlagen könnte ein Fusionskraftwerk zudem kontinuierlich Energie produzieren, es wäre „grundlastfähig“.
Zur Nutzung der Fusionsenergie auf der Erde verfolgt die Forschung zwei Ansätze: die Magnetfusion und die Trägheitsfusion. Derzeit ist noch offen, welcher der beiden Ansätze für eine stabile Gewinnung von Fusionsenergie erfolgreicher sein wird.
Bei der Magnetfusion werden die Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium in großen Metallgefäßen zur Reaktion gebracht. Dies erfolgt bei geringem Druck, aber sehr hohen Temperaturen von 100 bis 150 Millionen Grad Celsius. Unter diesen Bedingungen entsteht ein Plasma. Das ist ein Materiezustand, bei dem die Atomkerne und die Elektronen voneinander getrennt vorliegen. In diesem Plasma kommt es zur Fusionsreaktion. Dabei wird es in der ringförmigen Reaktoranlage durch starke Magnetfelder in der Schwebe gehalten. Denn das heiße Plasma würde sofort erlöschen, falls es die Reaktorwand berührt.
Bei der Trägheitsfusion sind die beiden Wasserstoffisotope in einer kleinen Kapsel eingeschlossen. Die Kapsel wird beispielsweise mit sehr energiereichen Lasern auf Fusionstemperatur erhitzt, man spricht dann von der Laserfusion. Ein Magnetfeld ist dazu nicht erforderlich. Durch die Masseträgheit kann die Fusionsreaktion für die winzige Dauer einiger Milliardstel Sekunden stattfinden, bevor das Plasma unter dem großen Druck auseinanderfliegt und die Reaktion zum Stillstand kommt.
Anders als bei Kernkraftwerken kann es in einem Fusionsreaktor nicht zu einem GAU kommen. Bei einer Störung würde das Plasma einfach erlöschen. Zwar entsteht in einem Fusionskraftwerk auch radioaktive Strahlung, aber viel weniger als bei der Kernspaltung. Weil sich die Radioaktivität auf die Reaktorinnenwand beschränkt, können die Materialien speziell daraufhin optimiert werden. Nach derzeitigem Entwicklungsstand wäre die Strahlung nach etwa 100 Jahren auf ein harmloses Maß abgeklungen. Somit wäre auch keine Endlagerung von hoch-radioaktivem Material erforderlich.