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Kernfusion: ITER – gigantische Spule geliefert, der Bau des eigentlichen Reaktors beginnt

In Südfrankreich arbeiten Wissenschaftler aus aller Welt an einem Fusionsreaktor. Die erste Magnetspule wird nun installiert. Doch es mehren sich die Fragen, ob der Strom aus der Kernfusion jemals wirtschaftlich erfolgreich sein kann.

Der Bau schreitet voran, doch erst 2055 wird die Aufnahme des Betriebes erwartet.

Der Bau schreitet voran, doch erst 2055 wird die Aufnahme des Betriebes erwartet.

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Nachdem die Halle für den internationalen thermonuklearen Versuchsreaktor (ITER) im letzten Jahr errichtet wurde, wird nun der eigentliche Reaktor beim südfranzösischen Kernforschungszentrum Cadarache installiert. Aus Italien traf trotz der Corona-Krise die erste supraleitende Magnet-Spule ein. Er stammt von Fusion for Energy, der EU-Agentur die die europäischen 45 Prozent von ITER baut. Um die Spule während der Fahrt zu schützen, wurde die 17 Meter hohe und 9 Meter breite Superspule in eine 100-Tonnen-Verpackung gesteckt, das Gesamtgewicht der Ladung erhöhte sich auf 420 Tonnen. Der Transport vom Hafen von Marghera, Venedig, bis zum ITER-Standort dauerte fast einen Monat auf dem Seeweg und auf einer eigens für den ITER gebauten Straße. Wie international das Projekt ist erkennt man aus einen weiteren Lieferung im April. Sie kam aus Russland und ist ebenfalls am ITER-Standort angekommen.

Eine Donut unmschließt die Energie der Sonne

In Cadarache wird ein Fusionsreaktor vom Typ Tokamak errichtet. In einem Donut-förmigen Ring soll das Plasma gebändigt werden. Tokamak ist keine Verballhornung von Tomahawk, sondern eine russische Abkürzung. Das Bauprinzip stammt aus der UdSSR und wurde schon 1952 entdeckt. In dem Ring soll ein Plasma aus Wasserstoffatomen fließen und von supraleitenden Magneten so verdichtet werden, dass eine Kernfusion eintritt. Die Besonderheit ist, dass hier auch Strom im Plasmaring fließt. Die technische Herausforderung liegt darin, den Plasmastrom auf die nötige Temperatur zu bringen und ihn auch im Prozess der Kernfusion zu bändigen und in den vorgesehen Bahnen zu halten.

Atomkraft: ITER - der Fusionsreaktor in Europa
Ein Modell des Tokamak-Reaktors.

Ein Modell des Tokamak-Reaktors.

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Das Versprechen der Technik ist praktisch unbegrenzte Energie. Die Kernfusion bietet alle Vorteile der Kernspaltung, ohne die Nachteile wie das Risiko einer Kernschmelze oder langlebigen radioaktiven Abfalls. Ein Nebeneffekt ist, dass dieser Reaktortyp keinen Super-GAU kennt. Gibt es Probleme im Plasmafeld, endet die Fusion.

ITER benötigt sehr viel Zeit 

Nachteil ist der ungeheure Aufwand, den der Prozess benötigt. Der Startschuss für den ITER wurde in der Ära von Reagan und Gorbatschow gelegt, der Bau des Reaktors wurde 2007 begonnen und soll im Jahr 2025 abgeschlossen sein. Dann wird der Betrieb langsam hochgefahren. Vollständige Betriebsfähigkeit wird im Jahr 2035 erwartet.

Dann aber soll der ITER seine Fähigkeiten unter Beweis stellen. An diesem Reaktor sollen die Forscher nicht nur lernen, den Prozess der Fusion zu beherrschen, der ITER soll tatsächlich zehn Mal mehr Strom produzieren, als er zum Betrieb des Tokamak-Reaktors braucht. ITER ist und bleibt dabei ein Forschungsreaktor und wird nie ein kommerzielles Kraftwerk. Der Reaktor soll aber zeigen, dass im Prinzip eine Netto-Stromerzeugung möglich ist. Heutige Einrichtungen verbrauchen mehr Strom, um den Prozess zu starten, als man aus ihm gewinnen könnte.

Neben den technischen Problemen leidet das ITER-Projekt an den enormen Zeiträumen bis zur Fertigstellung. Auf der ganzen Welt wird an Methoden zur Kernfusion geforscht. Teils in Einrichtungen ähnlicher Größe, aber es wird auch an wesentlich kleineren und billigeren Reaktoren geforscht. Denn auch wenn ITER alle Erwartungen erfüllt und tatsächlich Strom produziert, steht die Herausforderung eines wirtschaftlichen Betriebes.

Wie teuer wird Fusionsstrom?

Diese Frage hat Sir Chris Llewellyn Smith, der Direktor für Energieforschung an der Universität Oxford und ehemaliger Generaldirektor des CERN aufgeworfen. "Früher dachte ich, dass es eine einigermaßen gute Chance gäbe, dass die Fusion mit anderen kohlenstoffarmen Energiequellen konkurrieren könnte, aber obwohl ich nicht sagen würde, dass es unmöglich ist, hat sich die Situation geändert", sagte er dem Simons Centre for Geometry and Physics. "Die Kosten für Wind- und Sonnenenergie sind schneller gesunken, als man sich das hätte träumen lassen. Inzwischen hat ITER das Budget bei Weitem überschritten. Fusionsreaktoren werden an sich teurer sein, als wir noch vor einem Jahrzehnt dachten", sagte er.

Kommerzielle Reaktoren werden billiger

Bei den "natürlichen" Energiequellen wie Windkraft, Wasserkraft und Fotovoltaik sind die Kosten pro Kilowattstunde in den letzten Jahren deutlich gesunken, setzt sich dieser Trend bis 2035 weiter fort, wird es unwahrscheinlich, dass eine Nukleartechnik zu diesen Preisen Strom liefern kann. Zumal auch die Kosten für die Speicherung von elektrischer Energie ebenfalls stark sinken. Und so der größte Nachteil der natürlichen Energien die Unregelmäßigkeit ihrer Produktion ausgeglichen werden könnte.

ITER-Befürworter sehen den Konkurrenzdruck durch die sinkenden Preise erneuerbarer Energie, bezweifeln aber, dass der ständig steigende Energiebedarf der Welt allein durch regenerative Energie gedeckt werden kann. Außerdem kann man die Kosten des multinationalen Forschungsreaktors nicht als Grundlage einer Kostenkalkulation nehmen. Sollte der ITER technisch erfolgreich sein, ist es wahrscheinlich, dass man kommerzielle Reaktoren günstiger herstellen wird. Das Forschungsprojekt ITER selbst ist nur die Vorform einer Anlage, die auch wirtschaftlich betrieben werden könnte.

Quellen: ABC, Nuclear Engineering, Popular Mechanics

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