Kernfusion auf dem Labortisch

News: Kernfusion auf dem Labortisch

Anläßlich der derzeit in Atlanta stattfindenden Jahrestagung der American Physical Society publizierten US-Forscher ein Experiment, mit dem unter vergleichsweise geringem Aufwand die nukleare Verschmelzung von Deuterium-Atomen gelang. Experten werten den Ansatz zwar als überraschend, doch sei die Methode nicht für Energiegewinnung im größeren Rahmen verwendbar.

Bereits seit dem Ende des zweiten Weltkriegs suchen Forscher aus aller Welt nach dem heiligen Gral der Physik: Der Vorgang der Kernfusion, bei der die Wasserstoff-Isotope Deuterium und Tritium zu Helium verschmelzen und dabei enorme Energie sowie ein Neutron freisetzen, verheißt die Lösung aller Energieprobleme.

Vor fast genau vor zehn Jahren verkündeten Wissenschaftler die "kalte" Fusion im Reagenzglas – und landeten damit den Flop des Jahrhunderts. Auf der diesjährigen Tagung der American Physical Society erregte erneut ein Experiment zur Fusionsphysik die Gemüter: Der US-amerikanische Physiker Todd Ditmire vom kalifornischen Lawrence Livermore National Laboratory beschrieb eine wenig aufwendige Versuchsanordnung, die Deuterium-Atome zu Helium verschmolz (Abstract). Seine Ergebnisse werden in einigen Wochen in Nature veröffentlicht.

Der US-Forscher erzeugte die "kleine" Kernfusion, indem er Deuterium-Cluster – winzige Kügelchen aus "schwerem Wasserstoff" – mit einem ultrakurz gepulsten Laser beschoß und so Temperaturen von etwa zehn Millionen Grad erzeugte. Unter der Hitze zerplatzten die Atome und mit jedem Lichtpuls verschmolzen etwa 10 000 Deuterium-Kerne.

"Viele Gruppen arbeiten seit Jahrzehnten an der Laserfusion", berichtet Martin Schmidt, selbst Fusionsforscher beider französischen Atomenergiebehörde Commissariat à l'énergie atomique (CEA) in Saclay bei Paris. Ditmire dagegen sei der Versuchsaufbau in nur wenigen Monaten und mit lediglich einer Million Dollar gelungen. Das Verfahren eigne sich allerdings nicht zur kommerziellen Gewinnung von Energie. Höhere Energiedichten ließen sich nur durch größere Mengen Deuterium erreichen, diese könne ein Laser jedoch nicht effizient genug durchdringen, um die Fusion zu verursachen, so die Expertenmeinung.

Trotzdem biete das erstaunliche Experiment Anwendungsmöglichkeiten: So seien handliche Quellen von Neutronenstrahlung vorstellbar geworden, mit denen Materialien durchleuchtet und geprüft werden könnten. Auch könne die Energieausbeute der Methode noch um den Faktor 100 erhöht werden.