In Südfrankreich entsteht zur Zeit der Experimentierreaktor für Kernfusion. ITER, (lateinisch: der Weg) ist die Abkürzung für "Internationaler thermonuklearer Experimentierreaktor". Durch ITER könnte eine völlig neue Energiequelle erschlossen werden. Die Fusion von einem Gramm Deuterium und Tritium erzeugt eine Energiemenge von 26.000 Kilowattstunden. Das entspricht der Verbrennung von elf Tonnen Kohle.

Internationales Projekt ITER

Noch ist ITER die größte Baustelle Europas. 33 Nationen beteiligen sich an diesem Projekt. Darunter die Europäische Union, Japan, China, Indien, Süd-Korea, Russland und die USA. Zweimal im Jahr treffen sich die besten Wissenschaftler aller beteiligten Nationen, um das Projekt mit finanziellen Mitteln und wissenschaftlichem Know-how weiter voran zu treiben. Die Experten sind überzeugt, dass durch das Projekt eine ganz neue Energiequelle für die nächsten Jahrhunderte erschlossen werden kann. Bisher wurden zehn Milliarden Euro dafür bereitgestellt.

Der deutsche Plasmaphysiker Dr. Norbert Holtkamp wird das Projekt in Südfrankreich leiten. Er glaubt fest daran, dass ITER der erste großtechnische Reaktor sein wird, der das Sternenfeuer auf die Erde holen kann. Eine Kernfusion ist etwas völlig anderes als eine Kernspaltung. Bei der Kernfusion mit Wasserstoff sind unkontrollierbare Kettenreaktionen ausgeschlossen, weil die Endprodukte - Helium und Neutronen - den Fusionsprozess nicht wieder in Gang setzen können.

Vorbild Sonne

Ein Fusionskraftwerk erzeugt Strom nach dem Vorbild der Sonne und bietet im Vergleich zu anderen Energiequellen eine gewaltige Energieausbeute. Die Sterne sind die größten natürlichen Fusionsreaktoren des Universums. Im Inneren der Sonne verschmelzen ständig Wasserstoffatome zu Heliumkernen. Dabei wird Energie umgewandelt und als Licht in den Weltraum ausgestrahlt. Bei der Kernfusion auf der Erde müssen Bedingungen vorherrschen, die hier gar nicht existieren. Deshalb müssen noch viele Probleme gelöst werden.

Für ein Fusionskraftwerk benötigt man Deuterium und Tritium. Deuterium wird aus normalem Wasser gewonnen, das etwa 35 Gramm pro Kubikmeter enthält. Der Brennstoff Tritium wird aus Lithium erzeugt. Tritium ist ein radioaktives Isotop des Wasserstoffs mit einer kurzen Halbwertszeit von 12,3 Jahren. Es gibt nur extrem wenig natürliches Tritium auf der Erde, weil es relativ schnell radioaktiv zerfällt. Im Kraftwerk muss das benötigte Tritium daher erst durch Umwandlungsreaktionen aus Lithium erzeugt werden. Auch die verfügbaren Reserven würden Zehntausende von Jahren reichen.

Kernschmelze auf der Erde

Zur Fusion zweier Atome kommt es nur unter bestimmten Druck- und Temperaturverhältnissen. Bei den Druckverhältnissen, die in der Sonne vorherrschen, läuft die Fusion bereits bei einer Temperatur von rund 15 Millionen Grad ab. Auf der Erde werden die geringeren Druckverhältnissen durch höhere Temperaturen ausgeglichen.

Für die Deuterium-Tritium-Fusion im Kern eines Reaktors sind rund 100 Millionen Grad nötig, nur so entsteht gasförmiges Plasma. Ab einer gewissen Temperatur bewegen sich die Atome so heftig, dass die thermische Bewegungsenergie größer ist, als die Bindung an den Kern (Elektronenbindungsenergie). Auf diese Weise entstehen freie Elektronen und Elektronen ohne Kerne.

Bei einer Kernfusion stoßen Deuterium- und Tritiumkerne zusammen. Durch Verschmelzung bildet sich ein instabiler Zwischenkern, der unter Energiegewinn in einen Heliumkern (He) und ein Neutron (n) zerfällt. Bei diesem Umwandlungsprozess wird Energie freigesetzt, die zur Aufheizung des Fusionsmaterials genutzt werden kann und zur Produktion von Elektrizität im Kraftwerk.

Magnetischer Einschluss

Im Prinzip ist ITER ein Ring aus Feuer. Die Kernfusion setzt enorme Mengen Wärmeenergie frei - wie im Innern der Sonne. Tokamak heißt der Fusionsreaktor, in dem die elektrisch geladenen Plasmapartikel durch ein magnetisches Einschlussprinzip in der Schwebe gehalten werden. Das Magnetfeld wird mit supraleitenden Spulen erzeugt, die auf minus 270 Grad gekühlt werden.

Das 100 Millionen Grad heiße Plasma muss gut isoliert werden, damit der Fusionsprozess nicht unterbrochen wird. Das Magnetfeld ist 100.000 Mal stärker als das natürliche Magnetfeld der Erde. Es presst das Plasma zusammen, damit es die Wände des Reaktors nicht berührt. Nicht wegen einer möglichen Brandgefahr, sondern weil das Feuer sonst verlöschen würde. Die Wärmestrahlung wird in der massiven Reaktorwand aufgefangen und von speziellen Leit-Elementen zur Stromerzeugung weitergeleitet. Brennt das Fusionsplasma eigenständig weiter, werden von der Kontrollstation zusätzliches Plasma und Hitze zugefügt, so die Vision.

Dieser Prozess verschlingt Unmengen Energie. Trotzdem muss die Bilanz am Ende positiv ausfallen, sonst wäre ITER ein teurer Flop. Doch das Projekt ITER soll beweisen, dass der Weg grundsätzlich möglich ist. ITER produziert keine schädlichen Treibhausgase wie etwa Kohle- oder Gaskraftwerke. Und im Vergleich zu konventionellen Atomkraftwerken erzeugen Fusionskraftwerke weitaus weniger - und vor allem - ungefährlichere radioaktive Abfälle.