Mit einem Trick zur Verdichtung von Plasma möchte Zap Energy das große Rätsel Fusionsreaktor knacken.

Die Kernfusion repliziert den Prozess, der in der Sonne stattfindet, wo Gravitationskräfte Wasserstoffatome zu Helium verschmelzen. Seit mehr als einem halben Jahrhundert verfolgen Physiker:innen die Vision kommerzieller Kraftwerke, die auf einer kontrollierten Fusionsreaktion basieren. Bis heute ist es aber nicht gelungen, diesen Reaktortyp über den Status eines extrem teuren Forschungsprojekts hinaus zu entwickeln. Nun soll eine neue Methode einen Minifusionsreaktor ermöglichen.

Bislang wurden bei den Bestrebungen, saubere Energie zu schaffen, Tokamak-Reaktoren eingesetzt, bei dem Magneten das Plasma beschleunigen und verdichten. Diese Methode verbraucht ein Vielfaches an Strom, als es produziert.

Mit neuartigen Magneten nehmen die Projekte nun einen neuen Anlauf. Die vielversprechendste Methode scheint derzeit Zap Energy, ein Start-up für Fusionsenergie, gefunden zu haben. Dabei kommt ein geformtes Plasmagas zum Einsatz – eine energetisierte Wolke von Teilchen, die oft als vierter Materiezustand beschrieben wird. Dieses Gas wird durch ein Magnetfeld komprimiert, das durch elektrischen Strom erzeugt wird, während es durch eine zwei Meter lange Vakuumröhre fließt. Die Technik ist als “Z-Pinch” bekannt.

Der “Pinch”-Ansatz

Der “Pinch”-Ansatz ist nicht neu. Er könnte bereits im 18. Jahrhundert bei den Auswirkungen von Blitzeinschlägen beobachtet worden sein und wurde seit den 1930er Jahren als Weg zur Fusionsenergie vorgeschlagen.

Während bei Blitzeinschlägen und Sonneneruptionen sogenannte natürliche Pinches auftreten, besteht die Herausforderung für Ingenieur:innen darin, die elektrischen und magnetischen Kräfte lange genug in Impulsen zu stabilisieren – gemessen in einer Millionstel Sekunde -, um Strahlung zu erzeugen, um einen umgebenden Vorhang aus geschmolzenem Metall zu erwärmen.

Zap Energy soll nun erfolgreich Plasma in einen neuen und leistungsfähigeren experimentellen Reaktorkern injiziert haben. Es stellt nun eine Stromversorgung fertig, die so konzipiert ist, dass sie genügend Energie liefert, damit das Unternehmen nachweisen kann, dass es möglich ist, mehr Energie zu produzieren, als es verbraucht.

Wenn sich ihr System als praktikabel erweist, sagen die Forscher:innen, wird es um Größenordnungen billiger sein als konkurrierende Systeme, die auf Magnet- und Lasereinschluss basieren. Es wird erwartet, dass es ungefähr das Gleiche kostet wie die traditionelle Kernenergie.

Mit Investitionen von rund 160 Millionen Euro soll nun ein kommerzieller Reaktor gebaut werden. Der komplette Reaktor soll in eine Garage passen. Das heißt, dass die Reaktoren in einer Fabrik hergestellt werden und mit einem Lkw transportiert werden können.


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Bild: University of Wisconsin