Der Spiegel - 29.02.2020

Schutzwand

aus besonders hitzebeständigem Material, z. B.

Beryllium. Sie schirmt den Rest des Reaktors von

der Hitze ab.

Blanket

soll im späteren Reaktor aus flüssigen Salzen

bestehen und die Wärme aus der Reaktion

abführen

Spezielle Elektromagnete

aus Hochtemperatur-Supraleitern pressen das

Plasma zusammen und sorgen so für die

Fusionsbedingungen.

Weitere Magnete halten das Plasma in Form.

Plasma (heißes, dünnes Gasgemisch) aus schwerem Wasserstoff

Stützen fangen die mechanischen

Kräfte auf die Magnete ab.

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amerika. Firmen wie TAE Techno logies
aus Kalifornien, die kanadische General
Fusion oder eben CFS aus Massachusetts
haben ausgefeilte Pläne. Zum Teil haben
sie schon Prototypen gebaut. Sie wollen
Fusionsenergie auf den Markt drücken
wie Tesla das Elektroauto oder SpaceX
die Weltraumraketen.
»Diese Start-ups sind überzeugt, dass
sie die Fusion einen Riesenschritt voran-
bringen können«, sagt der Physiker Hart-
mut Zohm vom Max-Planck-Institut für
Plasmaphysik in Garching, das selbst an
Iter mitarbeitet. »Und sie setzen ihre Pläne
energisch um.« Robert Mumgaard von
CFS sagt: »Unser Antrieb ist der Klima-
wandel. Als eine von wenigen Lösungen
wird Fusionsenergie dem ungeheuren Aus-
maß dieses Problems gerecht.«
Mumgaard, 36 Jahre alt und Chef von
etwa 50 Mitarbeitern, empfängt in einem
zweistöckigen Backsteinbau in Cambridge,
den sich die Firma mit dem Fusionsfor-
schungszentrum des Massachusetts Insti-
tute of Technology (MIT) teilt. Er trägt ei-
nen weiten Pulli und ausgebeulte Jeans.
Ihn faszinierten Bücher über Technikge-
schichte, erzählt Mumgaard. Er wolle ver-

stehen, warum sich manche Erfindungen

durchsetzen und andere vergessen werden.

»Eine Erfindung kann wissenschaftlich spit-

ze sein und es dennoch zu nichts bringen«,

sagt Mumgaard. Ein Start-up müsse von

Anfang an mitdenken, wie es sein Produkt

in großer Zahl produzieren könne und stets

an Kapital komme. »Steht auf deinem Plan

an irgendeiner Stelle: ›Hier muss ein Wun-

der geschehen‹, ist es kein guter Plan.«

Mumgaards eigenes Konzeptwurde von

finanzmächtigen Investoren für solide

befunden. In nur zwei Jahren hat CFS

115 Millionen Dollar eingesammelt, vor

allem von Risikokapitalfirmen. Aber die

technischen Probleme bleiben. Dazu ge-

hört, dass ein Reaktor hohe Drücke erzeu-

gen und ziemlich heiß werden muss, damit

Atomkerne verschmelzen: 150 Millionen

Grad Celsius. In der Hitze lösen sich im

Reaktor Elektronen und Atomkerne von-

einander und bilden ein Gemisch, das sich

Plasma nennt: ein dünnes, elektrisch gela-

denes Gas. Unter diesen Bedingungen ver-

wandeln sich zwei spezielle Wasserstoffker-

ne zu einem Heliumkern. Dabei entsteht

ein extrem energiereiches Neutron – das

Teilchen der Sehnsucht für eine stromhung-

rige Menschheit. In speziellen Reaktor -

modulen wird das Neutron abgefangen

und seine Energie in Wärme umgewandelt.

Mit ihr lässt sich Wasser erhitzen, eine Tur-

bine antreiben.

Kein Material der Welt hält aber

150 Millionen Grad aus – die Wand des

Reaktors ist deutlich kälter. Was wiederum

zur Folge hat, dass das Plasma abkühlt, so-

bald es die Wand berührt. Die Reaktion

erlischt. Das hat zwar den Vorteil, dass im

Störfall die Reaktion nicht außer Kontrolle

geraten kann. Es zeigt aber auch, warum

die Unternehmung so knifflig ist: Physiker

müssen ein Gefäß bauen, in dem Plasma

schwebt, ohne irgendetwas zu berühren,

gehalten etwa von den Feldern starker

Magneten.

Wenn Robert Mumgaard erklären möch -

te, warum er fest an seine Idee glaubt,

führt er durch eine Halle voller schrank-

großer Energiespeicher und ein Tor in

einer meterdicken Betonwand. Dahinter

verbirgt sich eine blassblau gestrichene

Riesentonne – das Vorbild für seine Son-

nenmaschine. Die Tonne heißt Alcator

C-Mod, der Reaktor ist ein Fossil der

Fusions forschung.

Jahrelang tüftelten Physiker des MIT

an der Tonne herum. Mumgaard stieß

2008 dazu und war verantwortlich für ei-

nes der vielen Messinstrumente am Reak-

tor. Durch ein armdickes Rohr schoss er

Teilchen ins Plasma und vermaß das mag-

netische Feld. Gemeinsam gelang es den

Wissenschaftlern, die Plasmawolke immer

besser zu formen. Schließlich, am vorerst

letzten Betriebstag im Jahr 2016, stellte

Alcator C-Mod einen Rekord auf. Der Re-

aktor presste die Wolke mit einem Druck

zusammen, der mehr als zweimal so hoch

ist wie in der Atmosphäre auf Meereshöhe.

Das ist zwar verschwindend gering für das

Sterneninnere, für einen Fusionsreaktor

jedoch unerreicht. Vor allem aber konnte

Alcator C-Mod diesen Druck lange hal-

ten – zumindest auf der Zeitskala von

Atomkernen: zwei Sekunden.

Alcator C-Mod gehört zu den sogenann-

ten Tokamaks. Das Gefäß dieses Reaktor-

typs ähnelt einem überdimensionalen Do-

nut mit starken Magneten drum herum.

Elektromagnetische Wellen heizen die

Plasmateilchen auf, und die Magnete hal-

ten sie auf ihrer Bahn. Eine Sonne, einge-

fasst von Magnetkraft.

Tokamaks sind die am weitesten ent -

wickelten Fusionsgefäße, jedoch längst

nicht die einzigen. So wird am Max-

Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifs-

wald ein sogenannter Stellarator erprobt;

laut theoretischen Vorhersagen könnte er

effizienter laufen als ein Tokamak, doch

sein Bau ist noch anspruchsvoller. Unab-

hängig vom Reaktortyp gestaltet sich der

letzte Schritt zum Sternenfeuer zum Ver-

zweifeln schwierig. Entweder erreichen

die Maschinen nicht den nötigen Druck