Weltweit arbeiten unzählige kleine Unternehmen an kommerziellen Fusionsreaktoren. Die großen internationalen Projekte sind allesamt Tokamak-Reaktoren, deren Grundaufbau wurde von sowjetischen Wissenschaftlern schon in den frühen 1950er berechnet. In einem donutförmigen Ring sollen Magneten das Plasma beschleunigen und verdichten. Doch was in der Theorie die eleganteste Lösung war, erwies sich in der Praxis als tückisch. Bis heute ist es nicht gelungen, diesen Reaktortyp über den Status eines extrem teuren Forschungsprojekts hinaus zu entwickeln. Mit neuartigen Magneten nehmen die Staatsprojekte nun einen neuen Anlauf.
Die ganzen Mühen wurden und werden in Kauf genommen, weil die Kernfusion - wenn sie denn gemeistert wird – unendliche Mengen an klimaneutraler Energie verspricht. Und der Reaktor selbst sehr viel sicherer arbeitet als Uranreaktoren.
Der schnelle Weg zur Kernfusion
Die Start-ups der Welt haben weder das Geld noch die Geduld für die Tokamak-Reaktoren, sie wollen die Verschmelzung auf andere Weise erzwingen. Zap Energy baut auf der "Z-Pinch-Technologie" auf. Die aufwendigen Magnetspulen, die in Tokamaks verwendet werden, fallen weg. Ein Strom im Plasma selbst erzeugt das Magnetfeld.
Das Unternehmen baut nur ein kleines elektromagnetisches Feld auf, welches das Plasma in einem kleinen Raum einschließt und dort zusammenquetscht. Solange bis die Bedingungen für die Fusion erreicht sind. "Z-Pinch ist seit Langem ein attraktiver Weg, um die Kernfusion zu erreichen, aber viele Jahre lang hielten Forscher die Plasmainstabilitäten von Z-Pinch für eine unüberwindbare Herausforderung", so Shumlak, Chief Science Officer von Zap Energy.
"Wir haben sowohl durch Simulationen als auch durch Experimente gezeigt, dass Scherströmungen Fusionsplasmen stabilisieren können und dass die Stabilität bis zu einem kommerziell nutzbaren Maßstab reichen sollte. Das Team von Zap Energy hat rasante Fortschritte gemacht, seit diese Technologie das Labor verlassen hat, insbesondere durch das jüngste Wachstum des Teams und der Investitionen."
Magnetfeld aus dem Plasma
Auch die Z-Pinch-Technologie wurde schon in den 1950er-Jahren theoretisch beschrieben, weil es aber nicht möglich war, das Plasma stabil zu halten, schwenkte man auf Tokamak-Technologie um. Hier hatte man die Magneten besser unter Kontrolle und konnte so immer ein stabiles Feld erzeugen.
Erst im Jahr 2019 entwickelte eine Gruppe von Forschern der University of Washington, darunter Uri Shumlak, ein Verfahren, die Plasmaströme im Z-Pinch-Verfahren zu glätten, um so Verzerrungen des Feldes zu vermeiden. 2022 wurden die ersten Plasmen in einem Prototypreaktor erzeugt. Eine Geldspritze von 160 Millionen Dollar soll dazu dienen, einen kommerziellen Reaktor herzustellen. Das Unternehmen nimmt an, dass der komplette Reaktor in eine Garage passen würde. Derartige Reaktoren könnten in einer Fabrik hergestellt werden und würden mit einem Lkw zum Bestimmungsort gebracht werden.
