Der Durchbruch bei der Kernfusion ist ein Meilenstein für die Zukunft sauberer Energie, sagen US-Beamte
CNN
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Beamte des US-Energieministeriums Bekanntmachung historische Errungenschaft in der Kernfusion Dienstag: Zum ersten Mal haben US-Wissenschaftler mehr Energie aus der Fusion gewonnen als die Laserenergie, die sie für den Betrieb des Experiments verwendet haben.
Ein sogenannter „Nettoenergiegewinn“ ist a Meilenstein in einem jahrzehntelangen Versuch, saubere, unbegrenzte Energie aus der Kernfusion zu gewinnen – der Reaktion, die auftritt, wenn zwei oder mehr Atome miteinander verschmolzen werden.
Das Experiment lieferte 2,05 Megajoule Energie an das Ziel und erzeugte 3,15 Megajoule Fusionsenergie, wodurch über 50 % mehr Energie erzeugt wurde, als ursprünglich eingesetzt worden war. Dies ist das erste Mal, dass ein Experiment zu einem signifikanten Energiegewinn geführt hat.
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„Dieser monumentale wissenschaftliche Durchbruch ist ein wichtiger Meilenstein für die Zukunft der sauberen Energie“, sagte der demokratische US-Senator Alex Padilla aus Kalifornien in einer Erklärung.
Der Durchbruch gelang am 5. Dezember einem Team von Wissenschaftlern der National Ignition Facility im Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien – einer Anlage von der Größe eines Sportstadions und ausgestattet mit 192 Lasern.
Am Dienstag nannte Energieministerin Jennifer Granholm den Durchbruch einen „Meilenstein“.
„Die Zündung ermöglicht es uns, zum ersten Mal bestimmte Bedingungen zu replizieren, die nur in Sternen und der Sonne zu finden sind“, sagte Granholm. “Dieser Meilenstein bringt uns der Möglichkeit näher, dass reichlich kohlenstofffreie Fusionsenergie unsere Gesellschaft mit Energie versorgt.”
Granholm sagte, dass Wissenschaftler in Livermore und anderen nationalen Labors Arbeiten durchführen, die den Vereinigten Staaten helfen werden, schnell auf saubere Energie umzusteigen und eine nukleare Abschreckung ohne Atomtests aufrechtzuerhalten.
„So sieht es aus, wenn Amerika an der Spitze steht, und wir fangen gerade erst an“, sagte Granholm. „Wenn wir die Fusionskraft vorantreiben können, könnten wir damit sauberen Strom, Kraftstoffe für den Transport, Energie, Schwerindustrie und vieles mehr erzeugen.“
Arati Prabhakar, Direktorin des Büros für Wissenschafts- und Technologiepolitik des Weißen Hauses, erklärte, wie sie als junge Wissenschaftlerin zu Beginn ihrer Karriere drei Monate bei Lawrence Livermore verbrachte, um an seinem Kernfusionsprojekt zu arbeiten.
Prabhakar dachte über die Generationen von Wissenschaftlern nach, die mit der Kernfusion die heutigen Errungenschaften erreichten. „Es dauerte nicht nur eine Generation, sondern Generationen von Menschen, die dieses Ziel verfolgten“, sagte sie. „Es ist ein Jahrhundert her, seit wir erkannten, dass es eine Fusion war, die in unserer Sonne und allen anderen Sternen stattfand. In diesem Jahrhundert waren so viele verschiedene Fortschritte nötig, die schließlich zu dem Punkt zusammenkamen, an dem wir in der Lage waren, diese Fusionsaktivität zu reproduzieren ein Labor.
Davon sind wir noch weit entfernt Kernfusion ins Stromnetz einspeisen, warnen Experten. Das US-Projekt war zwar bahnbrechend, produzierte aber nur genug Energie, um etwa 2,5 Gallonen Wasser zum Kochen zu bringen, sagte Tony Roulstone, Fusionsexperte an der Ingenieurabteilung der University of Washington, gegenüber CNN Cambridge.
Es mag nicht nach viel erscheinen, aber das Experiment ist immer noch enorm wichtig, weil Wissenschaftler gezeigt haben, dass sie mehr Energie erzeugen können, als sie zu Beginn hatten. Obwohl noch viele Schritte zu unternehmen sind, bevor dies kommerziell realisierbar ist, ist dies eine große Hürde, die es bei der Kernfusion zu überwinden gilt, sagen Experten.
Der Direktor des Lawrence Livermore National Laboratory, Kim Budil, nannte den Durchbruch seines Labors am Dienstag einen „grundlegenden Baustein“, um schließlich eine Kernfusion zu erreichen, die Elektrizität antreibt. Sie schätzte, dass es noch “einige Jahrzehnte” der Arbeit dauern werde, bis es für den kommerziellen Einsatz bereit sei.
„Ich denke, es kommt in den Vordergrund und wahrscheinlich mit konzertierten Anstrengungen und Investitionen könnten uns einige Jahrzehnte der Erforschung der zugrunde liegenden Technologien in die Lage versetzen, ein Kraftpaket zu bauen“, sagte Budil gegenüber Reportern. “Mit echten Investitionen und echtem Fokus kann dieser Zeitrahmen nahe kommen.”
Frühere Fusionsexperimente, darunter eines in Großbritannien, haben mehr Energie erzeugt, aber keinen so großen Energiegewinn erzielt. Anfang dieses Jahres beispielsweise Britische Wissenschaftler haben generiert ein Rekord von 59 Megajoule Energie – etwa 20 Mal mehr als das US-basierte Projekt. Trotzdem zeigte das britische Projekt nur einen Energiegewinn von weniger als 1 Megajoule.
Weder die in den USA noch in Großbritannien ansässigen Projekte „verfügen über die Hardware und Schritte, um Fusionsneutronen in Elektrizität umzuwandeln“, sagte Anne White, Leiterin der Abteilung für Nuklearwissenschaft und -technik vom MIT, gegenüber CNN.
Budil sagte, die beiden europäischen Fusionsprojekte, die auf Magneten laufen, und das US-Lasersystem könnten Seite an Seite arbeiten, um den Fortschritt der Fusion voranzutreiben. Granholm fügte hinzu, dass die Bundesregierung auch private Investitionen in die Fusion begrüße.
Budil wies darauf hin, dass in den kommenden Jahrzehnten noch viele Schritte zu unternehmen seien, bis die Kernfusionsenergie unsere Lichter einschalten und unser Wasser erhitzen könne.
„Ich möchte Ihnen nicht den Eindruck vermitteln, dass wir die (National Ignition Facility) an das Stromnetz anschließen werden; so funktioniert es nicht“, sagte sie.
Aber Roulstone betonte, dass große, ehrgeizige Kernkraftprojekte irgendwo anfangen müssen: 1942 Wissenschaftler in Chicago betrieb den ersten Kernspaltungsreaktor bei der ersten Verwendung nur 5 Minuten lang; 15 Jahre später Amerikas erstes Kernkraftwerk ging online in Pennsylvanien.