Rettet Kernfusion das Klima?
Photo: VCG
In den USA wurde nun erstmals eine Art „Durchbruch“ bei der Kernfusion erzielt, der nun viele Phantasien beflügelt.
„Zukunft der Energiegewinnung Wissenschaftler erzielen Durchbruch in der Kernfusion
Erstmals wurde beim Verschmelzen von Atomkernen mehr Energie gewonnen, als Laserenergie zur Auslösung erforderlich war: Die Forschung ist ein Meilenstein auf dem Weg zu einer neuen klimafreundlichen Energiequelle.
13.12.2022, 16.28 Uhr
Es ist ein historischer Durchbruch auf dem Feld der Kernfusion: Erstmals wurde beim Verschmelzen von Atomkernen mehr Energie gewonnen als verbraucht, wie US-Energieministerin Jennifer Granholm in Washington verkündete. »Einfach ausgedrückt ist dies eine der beeindruckendsten wissenschaftlichen Leistungen des 21. Jahrhunderts«.
Die Ergebnisse wurden von einem Forscherteam in der staatlichen National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien erzielt und bedeuten einen Meilenstein auf dem Weg zur Erschließung einer neuen Energiequelle. Die Kernfusion gilt als Hoffnungsträger – womöglich könnte so klimaneutral und sicher Strom in riesigen Mengen erzeugt werden. Allerdings dürfte es bis zur massenhaften Produktion wegen weiterhin großer technischer Hürden noch ein weiter Weg sein
Schon vor knapp einem Jahr waren Fortschritte bei der Kernfusion an dem Institut verkündet worden. Dabei sei die Zündung des Plasmas erreicht worden, berichtete ein Forschungsteam Anfang des Jahres in der Fachzeitschrift »Nature«
. Dies führt letztlich dazu, dass die Fusionsreaktion sich selbst erhält. Im Kernfusionsreaktor liegt der Brennstoff in Form von Plasma vor. In diesem Aggregatzustand besteht ein wildes Teilchengemisch, in dem Atomkerne getrennt von Elektronen vorliegen.
(…) Die Forschenden in Kalifornien nutzten für ihre Experimente die stärkste Laseranlage der Welt, um winzige Mengen von schwerem und überschwerem Wasserstoff (Deuterium und Tritium) in etwa eine Million Grad heißes Plasma zu wandeln. Dabei erhitzen viele Laserstrahlen das Innere eines wenige Millimeter großen Behälters.“
Die FDP gar redet nun von marktreifen und kommerziellen Kernfusionsreaktoren innerhalb von 10 Jahren. Jedoch kritisieren Frankfurrter Rundschau und die grüne taz diese Perpsektive, da es sich momentan um Grundlagenforschung handele, einmarktreifer Kernfusionsreaktor noch Jahrzehnte dauern könne und nichts an der NOtwednigkeit ändere die CO2-Emmssionen weiter zurückzufahren und noch umfassendere Klimachutzmassnahmen zu ergreifen. Man solle erst mal mit dem etwas ausrichten, was man faktisch habe und nicht von dem träumen, was man auf absehbare Zeit noch nicht zur Verfügung haben wird:
„Die Kernfusionsträumereien der FDP: Phantomkraftwerke
Fusionskraftwerke könne es schon in zehn Jahren geben, sagt die FDP-Forschungsministerin. Das ist naiv oder unredlich. Es werden noch Jahrzehnte vergehen.
Wie bitte? Da versteigt sich die Forschungsministerin Bettina Stark-Watzinger im ZDF auf die Frage, wann das erste deutsche Fusionskraftwerk ans Netz gehen könnte, doch tatsächlich zu der Aussage: „In zehn Jahren.“ Vielleicht, räumt sie dann zwar ein, könne es auch noch „etwas länger“ dauern, aber man dürfe eben keine zu geringen Ambitionen haben.
Doch solche Prognosen sind nicht ambitioniert – sie sind vielmehr entweder naiv (wenn die Ministerin es tatsächlich nicht besser weiß) oder aber unredlich. Denn Forscher, selbst jene in den USA, denen der große Erfolg im Labor gerade gelang, würden so absurd kurze Zeiträume nie und nimmer in den Raum stellen. Sie wissen schließlich, was es bedeutet, einen so hochkomplexen Prozess, den man bislang noch immer in der Kategorie Grundlagenforschung verorten muss, praxistauglich zu machen.
Also warum dann solche abstrusen Aussagen einer Ministerin? Womöglich vorsätzlich als energiepolitische Nebelkerze. Es ist durchaus denkbar, dass die FDP-Politikerin den Eindruck zu erwecken versucht, man könne angesichts des technologischen Durchbruchs die verbliebenen deutschen Atomkraftwerke vielleicht ja doch noch als „Brücke“ nutzen – bis sie in naher Zukunft nahtlos durch Fusionskraftwerke abgelöst werden.
Doch vor solchen energiepolitischen Schlussfolgerungen sollte man sich hüten. Jeder Energiepolitiker tut gut daran, die jüngste Meldung aus den USA als das zu betrachten, was sie ist: wissenschaftlich zwar hochinteressant, aber energiepolitisch einstweilen irrelevant. Das gilt zumindest für all jene Entscheidungen der Energiepolitik, die im laufenden Jahrzehnt anstehen. Denn auch die neuesten Meldungen ändern nichts daran, dass die Umstellung auf eine CO2-arme Energieversorgung national wie international nicht darauf warten kann, dass aus der Kernfusion tatsächlich eine unerschöpfliche Energiequelle wird. Zumal man eines Tages die ökonomischen Fragen stellen müsste.
Sollte irgendwann die heute schon spottbillige Solarstromerzeugung auch noch ebenso billige Speicher zur Seite gestellt bekommen, könnte die Fusion auch schlicht daran scheitern, dass sie nicht konkurrenzfähig ist. Denn dass ein Fusionsreaktor enorm aufwendig konstruiert sein müsste, davon ist auszugehen.
Deswegen: Freuen wir uns mit den Forschern über ihren Durchbruch. Freuen wir uns darauf, dass auch die Fusionsforschung noch so manche wissenschaftliche Erkenntnis bringen wird, deren Tragweite wir heute noch nicht kennen. Aber lassen wir uns in der Energiepolitik nicht von einem Phantomkraftwerk irritieren.
https://taz.de/Die-Kernfusionstraeumereien-der-FDP/!5899217/
„Kernfusion: Nicht ablenken vom Klimaschutz
Erstellt: 13.12.2022Aktualisiert: 16.12.2022, 18:00 Uhr
Von: Friederike Meier
Der Gedanke, mithilfe von Kernfusion irgendwann einmal das Energieproblem der Menschheit zu lösen, ist verlockend. Um das Klima zu retten, kommt die Technologie aber zu spät.
Die Nachricht klingt zu schön um wahr zu sein: Forschenden im US-Bundesstaat Kalifornien ist es gelungen, zwei Wasserstoffkerne zu einem Heliumkern zu verschmelzen und dabei mehr Energie herauszubekommen, als sie hineingesteckt haben. Es ist laut Medienberichten ein Netto-Energiegewinn von 120 Prozent erreicht worden. Das ist nach jahrzehntelanger Forschung ein Durchbruch für die Kernfusion – der vorige Rekord lag bei 70 Prozent.
Fans der Technologie schwärmen, dass damit das Energieproblem der Menschheit gelöst sei – egal wie stark der Energiebedarf in den kommenden Jahrzehnten noch steigen mag, die Kernfusion wird es richten. Es entsteht nur wenig radioaktiver Abfall, im Gegensatz zur Atomkraft gibt es keine Gefahr einer Kettenreaktion, die einen gefährlichen Unfall verursachen könnte. Und, das Beste: Es werden keine Treibhausgase freigesetzt.
Statt auf mögliche, teure Technik der Zukunft zu warten, sollten Industrieländer lieber auf das setzen, was schon da ist und nachweislich funktioniert – zum Beispiel auf Erneuerbare Energien.
Natürlich sollte an der Kernfusion weiter geforscht werden und die Ergebnisse sind tatsächlich ein ermutigender Meilenstein der Wissenschaft. Um das Klima zu retten, kommt die Technologie aber zu spät.
Denn die Weltgemeinschaft hat sich im Pariser Klimaabkommen dazu bekannt, die Erderhitzung auf deutlich unter zwei Grad zu begrenzen. Dafür ist eine sofortige globale Trendwende der Emissionen nötig, schreibt der Weltklimarat in seinem aktuellen Bericht. Um die Erderhitzung auf maximal 1,5 Grad zu begrenzen, müssen die globalen CO2-Emissionen gegenüber 2019 bis zum Jahr 2030 um knapp die Hälfte sinken und bis Anfang der 2050er-Jahre müssen die Netto-Emissionen auf null runter.
Die Kernfusion wird nach Einschätzung von Wissenschaftler:innen jedoch noch Jahrzehnte brauchen, bis sie marktreif ist. Denn obwohl der Reaktor in Kalifornien nun Energie erzeugt hat, dient er bisher nur der Grundlagenforschung und ist weit davon entfernt, im großen Maßstab und zuverlässig Energie liefern zu können.
Deshalb dürfen wir uns nicht ablenken lassen. Denn das Geld und die Aufmerksamkeit, die die Kernfusion jetzt und in der nächsten Zeit bekommen wird, fehlt an anderer Stelle.
So zählt die EU-Kommission die 5,6 Milliarden Euro, die zwischen den Jahren 2021 und 2027 für das internationale Forschungs-Fusionsprojekt Iter ausgegeben werden, zum Geld für den Klimaschutz.
Auch durch solche Berechnungen kann die Europäische Union ihr Ziel erreichen, 30 Prozent ihrer Mittel für das Klima auszugeben. Dabei ist noch völlig offen, ob und wann die Technologie tatsächlich zum Klimaschutz beitragen kann.
Was die Kernfusion für viele verlockend machen dürfte: Die Technologie scheint es möglich zu machen, dass wir unseren verschwenderischen Lebensstil beibehalten, inklusive immerwährendem Wirtschaftswachstum. Das wird aber nicht funktionieren. Denn auch wenn die Energie dann unendlich scheint: Die anderen Ressourcen sind es nicht, und Wirtschaftswachstum, was auf der Ausbeutung von immer mehr natürlichen Ressourcen beruht, kann auch mit Kernfusion nicht nachhaltig werden.
Wir müssen jetzt alles tun, um das Klima zu schützen, nicht erst in zehn, zwanzig oder dreißig Jahren. Die Industrieländer sollten also, statt auf mögliche, teure Technik der Zukunft zu warten, lieber auf das setzen, was schon da ist und nachweislich funktioniert: Etwa auf Erneuerbare Energien, Elektroautos, die Dämmung von Häusern und das Einsparen von Energie.
Außerdem schaffen es Industrieländer wie Deutschland derzeit ja nicht einmal, alle klimafreundlichen Schritte zu gehen, die bereits erprobt und möglich sind. Zum Beispiel hat die Regierung umweltschädliche Subventionen wie das Dienstwagenprivileg noch immer nicht abgeschafft. Obwohl klar ist, und zwar ohne jegliche weitere Grundlagenforschung: Dadurch würden Emissionen eingespart!
https://www.fr.de/meinung/kommentare/kernfusion-nicht-ablenken-vom-klimaschutz-91973920.html
Die Global Time redet Forschungsergebnisse aus den USA naturgemäss erstmals klein und glaubt zudem, dass das US-Experiment düstere, militärische Absichten in Sachen Atomwaffenentwicklung habe. Der Nettoenergiegewinn sei marginal, das ganze ineffizient auch angesichts des Aufwands an technischer Infrastruktur und reingesteckter Energie, ,die Laserfusionstechnologie nicht so vielversprechend wie die Tomahawk Technologie des ITER und eine kommerzielle Nutzung sei erst in 20 bis 30 Jahren zu erwarten. Aber bis zum Ende des Jahrhunderts sei dies dann sehr wahrscheinlich, weswegen auch China dranbleibe.
“US’ breakthrough in nuclear fusion targets at ‘nuclear weapon research, but far from practical use’
By GT staff reporters Published: Dec 14, 2022 09:53 PM Updated: Dec 14, 2022 09:41 PM
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A major US scientific breakthrough in nuclear fusion, the first time anyone has achieved the phenomenon known as fusion ignition, creating a nuclear reaction that generates more energy than it consumes, is believed by Chinese experts to aim at developing nuclear weapons, but its effectiveness and efficiency awaits improvement for practical use.
The US Department of Energy (DOE) announced on Tuesday that a team from the Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) conducted the first controlled fusion experiment in history at the laboratory’s National Ignition Facility (NIF) on December 5, paving the way for advancements in national defense and the future of clean power.
According to the US DOE, the experiment reached a milestone, also known as scientific energy breakeven, meaning it produced more energy from fusion than the laser energy used to drive it. LLNL’s experiment surpassed the fusion threshold by delivering 2.05 megajoules of energy to the target, resulting in 3.15 megajoules of fusion energy output, demonstrating for the first time a most fundamental scientific basis for inertial fusion energy.
According to Du Xiangwan, an academician of the Chinese Academy of Engineering who specializes in applied nuclear physics, strong laser technology and energy strategy, the experiment was supposed to achieve a higher gain, but it only turned out to be a small „net energy gain“ that was achieved.
According to Du, the controlled fusion experiment can be understood as a target containing thermonuclear materials induced by lasers to generate nuclear fusion.
In order to realize the net energy gain of 1.1 megajoules, the US scientists used a laser system as large as a soccer pitch to emit 192 laser beams to a pea-sized fuel pellet to create the fusion ignition, a relatively huge cost compared with the overall low efficiency.
Du pointed out that the success of the experiment is still far from the goal of controlled nuclear fusion for commercial use, and it was not supposed to be designed as a commercial energy installation. The laser-controlled fusion experiment carried out by the US aims at studies on the physical science associated with nuclear weapons, Du said, noting that China is also conducting laser nuclear fusion research.
The experiment marks an advance, realizing the laser-induced nuclear fusion with energy output surpassing energy input, but it has a long way to go to realize high energy gain, Du said.
Compared with the US‘ controlled fusion induced by lasers, the international thermonuclear experimental reactor (ITER), also known as the world’s largest „artificial sun“ that China has participated in the development, adopted a completely different technical route of a superconducting tokamak, which adopts magnetic confinement fusion, according to Du.
Apart from the world’s largest fusion reactor ITER located in France, China also has its own tokamak reactors in Hefei, East China’s Anhui Province and Chengdu, Southwest China’s Sichuan Province to carry out experiments on energy created by controlled nuclear fusion, Du noted.
The mainstream view in academic circles is that the tokamak devices are more promising to realize controlled fusion for commercial use, Du said.
In terms of the key technical barriers for controlled fusion to be put into practical use, Du said there is no barrier in principle for humankind to realize this vision.
„We have seen technological breakthroughs toward this goal in recent years. As for how long it will take to achieve this goal, some industry experts think it will take another 20 to 30 years. I think it may take a little longer, but it can be realized within this century,“ Du said.
https://www.globaltimes.cn/page/202212/1281879.shtml
Angespornt durch den Fusionserfolg in den USA, ziehen nun auch andere Länder bei der Fusionsforschung nach, so z.B. Israel:
“Israel to establish nuclear fusion research institute after US success
Fusion energy promises to supply the world with clean, carbon-free energy – a development that can dismantle the fossil fuel industry.
Published: DECEMBER 13, 2022 18:42
Updated: December 13, 2022 21:42
A major breakthrough that promises to eventually supply the world with clean, carbon-free energy in the same way that the sun creates energy with fusion was announced on Tuesday by researchers working with lasers at California’s Lawrence Livermore National Laboratory. It will someday dismantle the fossil fuel industry controlled by Arab countries and others that produce and sell oil.
The lab is a federal facility with a huge budget that has been working for many years towards this aim, which scientists have pursued since the 1950s. So far, they have produced only 20% or 30% more energy than the amount utilized for fusion. Only if the reaction produces 100 times that amount will it be practical, effective and able to be applied in the years ahead, Dr. Naama Charit-Yaari, a nuclear physicist at the Weizmann Institute of Science in Rehovot told The Jerusalem Post in an interview. A total of 192 laser beams delivered more than two million joules of ultraviolet energy to a tiny fuel pellet to create fusion ignition.
Technicians use a service system lift to access the target chamber interior for inspection and maintenance at the National Ignition Facility (NIF), a laser-based inertial confinement fusion research device, at Lawrence Livermore National Laboratory federal research facility in Livermore, California (credit: Philip Saltonstall/Lawrence Livermore National Laboratory/Handout via REUTERS)
“This is a landmark achievement for the researchers and staff at the National Ignition Facility (NIF) who have dedicated their careers to seeing fusion ignition become a reality, and this milestone will undoubtedly spark even more discovery.”
Jennifer Granholm
“This is a landmark achievement for the researchers and staff at the National Ignition Facility (NIF), who have dedicated their careers to seeing fusion ignition become a reality, and this milestone will undoubtedly spark even more discovery,” said US Secretary of Energy Jennifer Granholm.
“The Biden-Harris administration is committed to supporting our world-class scientists – like the team at NIF – whose work will help us solve humanity’s most complex and pressing problems, like providing clean power to combat climate change and maintaining a nuclear deterrent without nuclear testing.”
A historic day in science
“Monday, December 5, 2022, was a historic day in science thanks to the incredible people at Livermore Lab and the National Ignition Facility. In making this breakthrough, they have opened a new chapter in NNSA’s Stockpile Stewardship Program,” National Nuclear Security Administration administrator Jill Hruby said.
“I would like to thank the members of Congress who have supported the National Ignition Facility, because their belief in the promise of visionary science has been critical for our mission. Our team from around the DOE [US Department of Energy] national laboratories and our international partners have shown us the power of collaboration.”
Dr. Arati Prabhakar, the president’s chief adviser for Science and Technology and director of the White House Office of Science and Technology Policy, said that “We have had a theoretical understanding of fusion for over a century, but the journey from knowing to doing can be long and arduous. Today’s milestone shows what we can do with perseverance.”
Charit-Yaari, who is also head of innovation initiatives in science education at the Davidson Institute of Science Education at Weizmann, said that “We on earth haven’t been able so far to copy what happens in the sun. CERN – the European Organization for Nuclear Research in Switzerland – is one of the world’s largest and most respected centers for scientific research, but it is doing other things, looking at particles from the sun, but focusing on the origin of the universe.”
She explained that “there are two techniques for achieving fusion: one called NIF using lasers at Livermore and the other, called ITER [the International Thermonuclear Experimental Reactor] in southern France, where four billion euros has been invested in a facility that was supposed to open in 2025 but will probably take longer and will use magnetic fields.
“ITER will be the world’s largest magnetic confinement plasma physics experiment and the largest experimental tokamak (a device using a powerful magnetic field to confine plasma to produce controlled thermonuclear fusion power),” the nuclear physicist said. “There is international cooperation between the US and Europe on nuclear fusion, but Livermore is the only place using lasers under heavy security. They won’t be able to hide it for long; they will have to share it with the rest of the world to solve the global energy problem.”
Charit-Yaari is also the only Israeli nuclear inspector working at the UN’s Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear Test-Ban Treaty Organization (CTBTO), an international body established by the countries that signed the treaty on November 19, 1996, that has its headquarters in Vienna, Austria.
She travels the world as a UN inspector to uncover any violations of the treaty. The CTBTO’s inspectors verify the ban on nuclear tests and operate a worldwide monitoring system as well as conduct on-site inspections. All 186 signatory nations, including China, then stopped experimentation on nuclear weapons.
Since the disclosure in 2002 of its clandestine nuclear program, Iran has been repeatedly found in breach of the Non-Proliferation Treaty Safeguards Agreement by conducting nuclear activities and by failing to declare the construction of nuclear facilities, Charit-Yaari said.
Israel’s Energy Ministry “is working to establish a research institute in the field of nuclear fusion, so that Israel can contribute to the advancement of fusion technologies in the world,” commented the ministry’s chief scientist, Dr. Gideon Friedman, following the results of the nuclear fusion experiment in the US.
“Following the announcement by the United States Energy Department regarding the impressive achievement of scientists at the Livermore National Laboratory, we regard this as an important landmark in which, for the first time, more energy was produced as a result of nuclear fusion than the amount of energy invested in its creation,” Friedman said.
“In particular, it is worth noting the rapid progress in recent years, which has multiplied in the last five years approximately 50 times the energy produced from fusion. However, it is important to understand that commercial use of this technology is still far away, and it is not possible to know based on these results whether the technology will mature into commercial use in the foreseeable future.”
For example, continued Friedman, “even though more energy was produced than the lasers put in, the energy invested in the experiment is greater than what was produced, because the light produced by the lasers contains only a small part of the energy required to operate the lasers. In the overall calculation, the total energy produced in the experiment is less than the energy invested in it. In addition, the total energy produced in the experiment is small – equivalent to operating an electric kettle for 20 minutes – and the energy cannot be produced continuously.”
Friedman’s Chief Scientist Unit already “initiated the establishment of a research consortium in the field about two years ago, with an investment of more than NIS 2 million – and this year, we set up a new, virtual research institute here. It will work with a budget of about NIS 40 million, NIS 30 million from our ministry, for five years. The institute will strengthen scientific research, so that Israel can contribute to the advancement of fusion technology in the world. The intention is to focus on fusion that does not require investments and equipment as is the case in NIF or ITER.”
“This work is expensive,” added Charit-Yaari, “but we are smart enough to accomplish something.” She said that she was very excited by the Livermore announcement. “I know people there who work on other things, and I have been in some high-security labs, but I don’t know if they will let me enter the part that has accomplished the fusion.”
Though it could be many years before fusion can be used commercially, the Biden administration will probably boast that the US government has invested huge sums in the project, which aims ultimately to manufacture fusion machinery that could bring electricity to the grid with no carbon footprint, no radioactive waste and far fewer resources than it takes to harness solar and wind power. This will greatly reduce global warming and also help produce cheap electricity in the Third World.
“This astonishing scientific advance puts us on the precipice of a future no longer reliant on fossil fuels but instead powered by new clean fusion energy,” US Senate Majority Leader Charles Schumer of New York said.
https://www.jpost.com/business-and-innovation/energy-and-infrastructure/article-724783