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Im Westen geht die Sonne auf

Greenpeace Magazin Ausgabe 4.16

Im Westen geht die Sonne auf

Text: Lev Grossmann Foto: Vincent Fournier

In die Suche nach dem Heiligen Gral der sauberen Energie kommt Bewegung: Ambitionierte Start-ups aus den USA haben sich aufgemacht, das Geheimnis der Kernfusion zu lüften. Sie sind hemdsärmlig, pragmatisch, schnell

Die Maschine steht in einem so langweiligen weißen Gebäude in einem Bürokomplex im Orange County, Kalifornien, dass nicht einmal die Person, die mich dort hinbringen soll, es findet. Wir fahren vorbei und müssen wenden.

Bei näherer Betrachtung gibt es allerdings ein paar Hinweise: einen hoch aufragenden Silo mit Flüssigstickstoff im hinteren Teil. Einen Schuppen voll riesiger Schwungräder zur Speicherung von Energie. Die Maschine, groß wie ein Einfamilienhaus, zieht so viel Saft, dass man sich vom öffentlichen Stromnetz abkoppeln und seinen eigenen Strom erzeugen muss, um nicht im ganzen Bezirk einen Blackout zu verursachen.

Die Maschine ist der Prototyp eines Fusionsreaktors. Sie ist das einzige Produkt einer kleinen, geheimnisvollen Firma namens Tri Alpha Energy, und wenn sie oder ein ähnliches Modell erst einmal läuft, wird sie die Welt komplett verändern.

Es ist nicht der einzige Fusionsreaktor. Über die Welt verstreut gibt es mehrere Dutzend in verschiedenen Stadien der Fertigstellung. Die meisten werden von Universitäten, großen Unternehmen und Regierungen gebaut. Die Fusionsforschung steht im Ruf, raue Mengen an Zeit, Geld und Karrieren zu verschlingen und dabei viel Rummel und wenig Fusion hervorzubringen. Diesen Ruf hat sie sich redlich verdient.

Doch in den letzten zehn Jahren hat sich eine neue Front aufgetan. Derselbe Motor, der mit rasanten Innovationen den Rest der Hightech-Wirtschaft antreibt, hat sich des Fusionsproblems angenommen: das Start-up. Von der Öffentlichkeit weitgehend unbemerkt, macht eine Handvoll Firmen im Schnelldurchlauf genau die Sorte höchst praxisnaher Entwicklungen, wie sie nur der private Sektor hervorbringt. Die Start-ups werden nicht umständlich durch Fördermittel finanziert; das Geld kommt von schlagkräftigen Investoren mit Lust auf Risiko. Die meisten Leute haben nie von Unternehmen wie Tri Alpha, General Fusion und Helion Energy gehört. Bekannt sind jedoch die Investoren: PayPal-Mitgründer Peter Thiel, Microsoft-Mann Paul Allen oder auch Goldman Sachs.

Den kleinen Fusionsfirmen geht es nicht darum, eines Tages von Google aufgekauft zu werden und darauf eine Runde Cocktails zu trinken. Vielmehr würde eine so billige, saubere und im Überfluss vorhandene Energiequelle einen Wendepunkt in der Menschheitsgeschichte markieren, der jede Industrie betrifft. Die Fusion wäre das Ende der fossilen Brennstoffe und das stärkste Mittel gegen den Klimawandel, das sich die Menschheit nur wünschen kann. Die Rettung der Welt: Das ist das Ziel.

Michl Binderbauer, technischer Direktor und einer der Gründer von Tri Alpha, ist in Österreich aufgewachsen und hat an der Universität von Kalifornien in Irvine, seinen Doktor in Physik gemacht. Der 46-Jährige ist charismatisch und hochkonzentriert. Er kann offenbar endlos über Plasmaphysik sprechen, klar und ohne Notizen. Die zwingende Logik seiner Argumente wird zum einen von seiner selbstbewussten Ausstrahlung verstärkt, zum anderen von seinem österreichischen Akzent, der an den Terminator erinnert.

Binderbauers Zuversicht ist ansteckend. Tri Alpha ist wahrscheinlich das bestfinanzierte der privaten Fusionsunternehmen – es soll schon hunderte Millionen Dollar eingesammelt haben. Viel Geld, doch ein Bruchteil dessen, was für die großen Regierungsprojekte ausgegeben wird.

Eine der Herausforderungen für jeden, der an Kernfusion arbeitet, besteht darin, dass schon viel zu lange viel zu viel darüber geredet wird. Theoretisch unterfüttert ist das Prinzip seit den Zwanzigerjahren des letzten Jahrhunderts, und ernstzunehmende Versuche, auf der Erde Fusionsenergie zu erzeugen, gibt es seit den Vierzigern. Die Fusion sollte die Welt schon vor fünfzig Jahren retten. „Wir alle träumen davon“, sagt Binderbauer. „Und sobald irgendwer dazu irgendwas sagt, wird das schnell zu der Botschaft aufgebauscht, der Fortschritt sei schon zum Greifen nah.“ Er halte das für gefährlich, sagt er. Die Technologie, an der er forscht, ist es nicht.

Kernfusion ist das Gegenteil von Kernspaltung: Anstatt Atomkerne zu zerteilen, verschmilzt man kleinere, um größere zu erhalten. Dabei verlieren sie einen Bruchteil ihrer Masse, die sich – Einsteins berühmter Formel E=mc2 gehorchend – explosionsartig in gewaltige Mengen Energie verwandelt. Die Fusion umgibt eine Aura von Science-Fiction, dabei sieht ihr jeder täglich zu: Fusion ist das, was die Sonne und alle anderen Sterne scheinen lässt. Unser Zentralgestirn ist ein gigantischer Reaktor, der fortlaufend Wasserstoffkerne fusioniert und uns das Nebenprodukt in Gestalt von Sonnenlicht schickt.

Als Energiequelle ist die Fusion so perfekt, dass ein Kind sie sich ausgedacht haben könnte. Sie produziert drei- bis viermal so viel Energie wie die Kernspaltung. Ihr Brennstoff ist weder radioaktiv noch fossil und noch nicht einmal selten: Fusion funktioniert vor allem mit verschiedenen Isotopen von Wasserstoff, jenem Element, das im Universum am häufigsten vorkommt. Wenn etwas schiefgeht, schmelzen Fusionsreaktoren nicht durch; sie stehen einfach still. Sie erzeugen wenig bis keinen radioaktiven Müll und ebenso wenig Luftverschmutzung: Bei der Fusion entsteht Helium. Damit können wir die Ballons für die Riesenparty aufblasen, die wir feiern werden, wenn die Sache jemals funktioniert.

Daniel Clery hebt in seiner exzellenten Geschichte der Fusionsforschung „A Piece of the Sun“ (Ein Stück Sonne) den krassen Gegensatz zur konventionellen Stromerzeugung hervor: „Ein 1-Gigawatt-Kohlekraftwerk benötigt 10.000 Tonnen Kohle – hundert Güterwaggons voll – jeden Tag. Wenn man die Fusion nutzt, reichen die Inhaltsstoffe einer einzigen Laptop-Batterie und von 45 Litern Wasser, um den Energiebedarf eines britischen Durchschnittsbürgers dreißig Jahre lang zu decken.“

Ein Dauerwitz über die Fusionsenergie lautet allerdings, dass wir davon noch dreißig Jahre entfernt sind und es auch stets bleiben werden. Es ist kein sehr lustiger Witz, aber er hat bisher immer gestimmt.

Schwierig wird die Fusion dadurch, dass Atomkerne nicht unbedingt verschmelzen wollen. Die Kerne sind positiv geladen, und wie wir von Magneten wissen, stoßen sich Dinge mit derselben Ladung gegenseitig ab. Zusammenzwingen kann man die Kerne nur, indem man ihre Atome erhitzt, bis sie sich so schnell bewegen, dass sie ihre Elektronen abschütteln und zu einer seltsamen Wolke freier Elektronen und nackter Kerne werden, die man Plasma nennt. Wird das Plasma sehr heiß und/oder stark genug zusammenpresst, kollidieren einige der Kerne so heftig, dass sie verschmelzen.

Dazu sind extreme Hitze und viel Druck nötig. Schließlich versucht man, die Bedingungen im Inneren der Sonne nachzuahmen, deren kolossale Masse – das 330.000-Fache der Erde – gigantischen Druck erzeugt und wo die Temperatur 15 Millionen Grad Celsius beträgt. Was auf Erden an Druck fehlt, muss mit umso höheren Temperaturen ausgeglichen werden. Deshalb liegt der Wert, ab dem die Fusion hier möglich ist, bei etwa hundert Millionen Grad.

Das ist das erste Problem. Das zweite ist das Plasma, und dieses ist, wie erwähnt, seltsam. Es ist ein vierter Aggregatzustand, weder flüssig noch fest, viel dünner als Gas und ungeheuer instabil. Es windet sich wie eine Katze im Sack. Man muss es nicht nur erhitzen und einsperren – dies muss auch geschehen, ohne es zu berühren, denn die Katze kühlt sich ab, sobald sie Kontakt zur Reaktorwand bekommt. Dann kommt die Fusion zum Erliegen – wie ein Feuer, das verglimmt.

Im Grunde versucht man, auf der Erde einen winzigen Stern zu gebären. „Im Endeffekt läuft es auf zwei Herausforderungen hinaus“, sagt Binderbauer. „Lange genug und heiß genug.“ Anders ausgedrückt: Kann man das Plasma stabil halten, während man es auf diese Wahnsinnstemperaturen erhitzt? Das Ausmaß dieses Problems hat einige der komplexesten Technologien hervorgebracht, die der Mensch je erschaffen hat.

Den „Plasmakäfig“ beispielweise – da Plasma im Wesentlichen geladene Teilchen enthält, reagiert es auf magnetische Kräfte. Ausgeklügelte Apparaturen erzeugen Magnetfelder, die das Teilchengemisch einschließen, ohne es zu berühren. Dieses Kunststück vollführt am häufigsten ein Reaktortyp namens Tokamak – sein Konkurrent Stellarator wird federführend in Deutschland erforscht. Ein Tokamak ist ein großer hohler Metall-Donut, der mit enorm starken Magnetspulen umwickelt ist. Diese erzeugen ein Magnetfeld, welches das Plasma frei schwebend im Reaktor festhält und komprimiert.

Seit der Tokamak in den Fünfzigerjahren in der Sowjetunion entwickelt wurde, dominiert er die Fusionsforschung: In den Achtzigerjahren wurden in den USA, Japan und Großbritannien gigantische Tokamaks gebaut, die hunderte Millionen Dollar, Yen oder Pfund kosteten. Ihr Nachfolger, der Koloss unter den Tokamaks, entsteht zurzeit am südfranzösischen Kernforschungszentrum Cadarache. ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor oder lateinisch: der Weg) wird dreißig Meter hoch sein, 23.000 Tonnen wiegen und 840 Kubikmeter Plasma enthalten. Allein für seine Magneten werden 100.000 Kilometer Draht benötigt. Seine Kosten trägt ein globales Konsortium, in dem die EU, die USA, Russland, China, Japan, Südkorea und Indien vertreten sind.

Wegen ihrer Größe und Komplexität sowie der politischen Unwägbarkeiten, die mit ihrer Finanzierung einhergehen, sind Fusionsprojekte von Budgetüberschreitungen und Zeitverzögerungen geplagt. Das angepeilte Datum für die Inbetriebnahme von ITER wurde zuerst von 2016 auf 2019 verschoben, später dann auf 2025. Das Preisschild wurde längst von fünf auf wohl deutlich mehr als 15 Milliarden Euro korrigiert. Und selbst wenn ITER läuft, wird er nie ein einziges Watt Energie ins Netz einspeisen. Er ist ein wissenschaftliches Experiment. Kein Kraftwerk, nur ein Machbarkeitsnachweis.

„Akademiker sind nicht unbedingt gut darin, etwas Versprochenes rechtzeitig abzuliefern und das bewilligte Budget einzuhalten“, sagt Binderbauer. „Das behördliche Verfahren erzieht einen nicht dazu, so eine Geisteshaltung einzunehmen.“ Treibende Kraft hinter der Gründung von Tri Alpha war ein Plasmaphysiker von der Universität Kalifornien in Irvine. Der 2014 verstorbene Norman Rostoker besaß nicht nur ein umfassendes Verständnis der Mathematik, sondern auch Talent für Anwendungen sowie einen Hang zur Unabhängigkeit – ein Querdenker. Binderbauer war einer seiner Protegés.

Rostoker sah die Hegemonie des Tokamaks skeptisch. Im Tokamak rotieren die Plasmapartikel auf Spiralbahnen um Magnetfeldlinien. Doch es ist schwierig zu verhindern, dass diese Partikel durch elektromagnetische Turbulenzen aus ihren kleinen Orbits geschubst werden, und wenn das passiert, verliert das Plasma kostbare Hitze. Um die Wärmeisolierung zu verbessern, bauen Wissenschaftler derzeit immer größere Tokamaks – je größer, desto komplexer, energiefressender und teurer. Norman Rostoker meinte, es müsse einen besseren Weg geben.

Den fand er in Teilchenbeschleunigern, kolossalen Ringen, die subatomare Partikel zusammenprallen lassen. In Beschleunigern kreisen die Teilchen auf weiten, auffallend stabilen Umlaufbahnen. Rostoker und Binderbauer fragten sich, ob man etwas Ähnliches in einem Fusionsreaktor machen könnte. Sie dachten ein paar Jahre darüber nach und entschieden schließlich: wahrscheinlich. „Wenn man es schafft, die Physik der Beschleunigung in den Bereich der Fusion zu überführen, kann man ein manierlicheres Plasma erzeugen, sodass man mehr Zeit bekommt“, sagt Binderbauer. „Dann kann man Energie investieren und es erhitzen.“

Rostokers andere wichtige Erkenntnis hatte mit dem Fluss von Mitarbeitern und Geld um den Reaktor herum zu tun: Seiner Meinung nach war der private Sektor besser geeignet als ein Universitätslabor, um Dinge umzusetzen. Im Grunde machte er die Fusionsenergie von einem Objekt langwieriger wissenschaftlicher Prüfung zu einem Produkt wie jedem anderen, das geliefert werden muss. „Fusion ist letzten Endes eine Anwendung“, erklärt Binderbauer. „Norm sagte: ‚Man muss immer den Zweck im Hinterkopf haben.‘ Und dann anfangen, etwas zu entwerfen, ohne daran zu denken, wie schwierig die Physik wohl sein mag.“

1998 gründeten sie Tri Alpha Energy. Die Geldbeschaffung erwies sich als Herausforderung: Start-ups im Energiebereich sind teure und riskante Langzeitwagnisse, vor allem für Investoren aus dem Silicon Valley, die von Internet-Start-ups verwöhnt sind, bei denen schnell Zahltag ist. Personal zu finden war ebenfalls schwierig: Der Bau einer Fusionsmaschine erfordert eine Mischkultur von Physikern und Ingenieuren, zwei Gruppen, die nicht leicht unter einen Hut zu bringen sind. Die ersten paar Jahre balancierte die Firma am Rande der Insolvenz.

Um das Tempo zu halten, warfen die Entwickler noch mehr Theorieballast ab: Solange etwas funktionierte, analysierten sie den Grund nicht bis ins Detail. Die Devise lautete, pragmatisch zu bleiben, rasch voranzuschreiten, so wenig wie möglich auszugeben und keine Angst vor dem Scheitern zu haben.

Niemand kann bestreiten, dass Tri Alpha es geschafft hat, schnell den Prototypen eines Fusionsreaktors zu bauen, den inzwischen zweiten. Die Firma hatte ein Beratergremium – darin vertreten der Teilchenphysiker Burton Richter, Nobelpreisträger von 1976, sowie Ronald Davidson, der frühere Chef der Fusionslabore am Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Universität Princeton. Binderbauer erinnert sich gern daran, wie er ihnen 2008 den ersten Prototypen vorstellte. „Ihnen fiel der Unterkiefer runter. Nach dem Motto: Heilige Sch…., haben diese Jungs es wirklich geschafft? In dieser kurzen Zeit? Das ist doch unmöglich!“

Ronald Davidson bestätigt diesen Eindruck, wenn auch in weit weniger drastischer Sprache: „In einem Labor des Energieministeriums und auch an einigen Universitäten gibt es deutlich mehr Vorschriften und Einschränkungen, wie man Dinge zu tun hat. Das ist in der Industrie anders. Sie kann beim Erforschen und ersten Ausprobieren von Ideen dagegen ziemlich beweglich sein.“

Tri Alphas Reaktor unterscheidet sich sehr von den hoch aufragenden Tokamaks. Man muss ihn sich vorstellen wie eine riesige Kanone zum Abfeuern von Rauchkringeln, nur dass diese Kringel in Wahrheit heiße Plasmaringe sind. Das Schießpulver ist eine Sequenz aus 400 Stromkreisen, die den Plasmakringel in zehn Nanosekunden auf knapp eine Million Stundenkilometer beschleunigt.

Eigentlich sind es zwei Kanonen, die Nase an Nase stehen und sich gegenseitig mit Plasmawolken beschießen. Diese stoßen zusammen, wobei die Wucht der Kollision das Partikelgemisch auf bis zu zehn Millionen Grad Celsius erhitzt und in einer zentralen Kammer zu einem einzigen Plasma von siebzig bis achtzig Zentimetern Durchmesser verschmelzen lässt, geformt wie ein Football mit einem Loch in Längsrichtung, das ruhig an Ort und Stelle steht, während die Teilchen außen herum rotieren.

Um die zentrale Kammer gruppieren sich sechs Dampfstrahler, welche die Ränder der sich drehenden Wolke mit Wasserstoffatomen beschießen, um sie zu stabilisieren und heiß zu halten. Zwei weitere Dinge zu dieser Wolke: Erstens bewegen sich die Teilchen darin auf einer viel weiteren Umlaufbahn, als sie etwa für einen Tokamak typisch ist, und sind daher sehr viel stabiler bei Turbulenzen. Zweitens erzeugt die Wolke selbst das Magnetfeld, das sie einschließt. Es ist ein elegantes Stück Plasmaphysik, die sich am eigenen Schopf aus dem Sumpf zieht. „Was man innerhalb von vierzig Millisekunden nach der ersten Freisetzung von ein bisschen Gas erhält“, erklärt Binderbauer stolz, „ist vollkommen stillstehend, es gibt keine Axialbewegung oder Rotation.“

Die Maschine, die diese Plasma-auf-Plasma-Gewaltorgie orchestriert, ist ein Monstrum, 23 Meter lang und elf Meter breit, gespickt mit Skalen und Anzeigen, überwuchert von Stahlrohren und dicken freiliegenden Strängen von Kabelspaghetti. Offiziell bekannt als C-2U, ist sie absurd kompliziert. Sie ist umgeben von Gestellen mit Computern, die sie kontrollieren, und noch mehr Gestellen mit Computern zur Verarbeitung der überwältigenden Menge an Daten, die aus ihr herausfließt. Sie hat über 10.000 Ingenieur-Kontrollpunkte zur Überwachung ihrer Befindlichkeit und mehr als tausend Physik-Diagnosekanäle, die Informationen zum Experiment ausspucken. Jede Fünfmillionstelsekunde generiert sie etwa ein Gigabyte an Daten.

Im August 2015 vermeldete Tri Alpha, die Maschine habe einige sehr interessante Daten geliefert. Der Reaktor hatte bewiesen, dass er in der Lage war, sein Plasma für fünf Millisekunden stabil zu halten. Das ist keine lange Zeit, für die Fusion aber eine Ewigkeit. Der Reaktor kam nur deshalb zum Stillstand, weil er keinen Strom mehr hatte. Mit weniger Energie und somit auch etwas weniger Stabilität schafften die Wissenschaftler sogar zwölf Millisekunden. „Wir haben diesen Reaktortyp voll und ganz gemeistert“, sagt Binderbauer. „Ich kann den Prozess jetzt nach Belieben aufrechterhalten, bei hundert Prozent Stabilität. Das Ding dreht sich überhaupt nicht.“ Norman Rostoker hat es nicht mehr erlebt, aber er hatte Recht. Die Katze ist im Sack. Tri Alpha hat das Plasma gezähmt und kann sich als nächstes an Teil zwei des Puzzles machen: genug Hitze.

Ein paar andere Leute sind vielleicht auch auf dem richtigen Weg. Was die Fusion betrifft, so unterstützen Privatinvestoren eine ganze Palette unterschiedlicher Methoden. Im Jahr 2002 erkannte der Physiker Michel Laberge, ein leidenschaftlicher Rotschopf mit starkem frankokanadischem Akzent und einem skurrilen Sinn für Humor, dass er genug Lebenszeit damit verbracht hatte, Laserdrucker zu entwickeln. „Ich fasste den Entschluss, eine Fusionsfirma zu gründen“, erzählt er. „Was ganz schön verrückt ist, aber genau das habe ich getan. Aufs Ganze gehen, so was in der Art wohl.“

Auch Laberge stand der herrschenden Monokultur in der Fusionswissenschaft skeptisch gegenüber. „Die Sache mit der Fusion ist die: Als sie anfingen, probierten sie viele verschiedene Ansätze aus; davon hatten ein oder zwei ein bisschen Erfolg, und alle stürzten sich darauf“, meint er. „Die aufgegebenen Ansätze sind also ein gutes Jagdgebiet für Start-ups.“

Der Ansatz, auf den er stieß, nennt sich magnetized target fusion, was so viel heißt wie magnetische Zielobjektverschmelzung: Grob gesagt erzeugt man einen rotierenden Strudel aus flüssigem Metall, schießt etwas Plasma in seine leere Mitte und presst den Strudel und damit das Plasma zusammen, wodurch es sich erhitzt und die Fusion „zündet“.

Laberge konnte nicht genug staatliche Zuschüsse auftreiben, deshalb unterbreitete er Investoren seine Idee und gründete in einem Vorort von Vancouver die Firma General Fusion. Heute ist sie eines der Start-ups, die sich mit Tri Alpha ein Wettrennen um den Durchbruch liefern. Bislang hat General Fusion knapp 89 Millionen Euro eingesammelt und Prototypen der wichtigsten Teilsysteme des Reaktors gebaut, einschließlich einer kugelförmigen Kammer für den Strudel mit 14 riesigen Kolben an der Außenwand, die in alle Richtungen ragen. Diese Kolben sind gewaltige Hämmer, die durch die Schockwellen ihres Aufprallens das Plasma zusammenpressen sollen.

„Die Tokamak-Leute haben einen sehr lange Zeitleiste, und das gefällt mir nicht“, sagt Laberge. „Deshalb möchten wir das gern beschleunigen. Wir glauben, dass wir schneller vorankommen.“ Vorhersagen sind ihm ebenso zuwider wie Vergleiche, aber wenn es denn unbedingt sein muss, sagt er: „Ungefähr ein Jahrzehnt bis zur Energieproduktion wäre ein guter Zeithorizont.“

Helion Energy, ein Unternehmen aus Redmond, ist mit seinem Prototypen schon bei der vierten Generation angelangt. Sein Ansatz sieht ebenfalls die Kollision zweier Plasmen in einer zentralen Kammer vor, soll jedoch mit schnellen Impulsen arbeiten, anstatt das Plasma statisch zu erhalten. Helion konzentriert sich darauf, einen kleineren Reaktor von der Größe eines Lkws zu entwickeln, und das so schnell wie möglich. Auf der Website der Firma heißt es, man werde innerhalb von sechs Jahren einen kommerziell nutzbaren Reaktor in Betrieb haben.

Und es gibt noch mehr Firmen: Industrial Heat in Raleigh, North Carolina; Lawrenceville Plasma Physics in News Jersey; Tokamak Energy bei Oxford, Großbritannien. Die Skunk-Works-Abteilung von Lockheed Martin entwickelt zurzeit einen „kompakten Fusionsreaktor“, der nach Aussage der Firma auf die Ladefläche eines Lastwagens passen wird. Innerhalb von fünf Jahren werde man einen funktionsfähigen Prototyp haben. (Das war vorletztes Jahr, bleiben also drei).

In der Haltung des Privatsektors gegenüber dem öffentlichen liegt eine Art vorlauter Außenseiter-Trotz, während es umgekehrt etwas kollegialer zugeht. „Die sind sehr interessant“, findet Stewart Prager, Direktor des Labors für Plasmaphysik an der Universität Princeton. „Einige mehr als andere. Es gibt eine Bandbreite. Auf jeden Fall ist es gut zu sehen, dass der Privatsektor in die Fusion investiert.“

Dennis Whyte, Direktor des Zentrums für Plasmawissenschaft und Fusion am MIT, kann die Ungeduld nachvollziehen, von der die Start-ups getrieben werden. „Ihr Argument lautet, dass sie das Tempo beschleunigen können, bis die Fusionsenergie ans Netz geht, falls ihnen die wissenschaftlichen Durchbrüche gelingen, und im Großen und Ganzen stimme ich mit dieser Philosophie überein“, sagt er. „Ich gehöre zum sogenannten Establishment, über das sie lästern, aber Sie bemerken meine Frustration, weil ich auch nicht glücklich bin über die Zeitverzögerungen.“

Innerhalb des Privatsektors gibt es allerhand freundliches Gerede übereinander. Im Fall von Tri Alpha dreht es sich meist um die Frage des Brennstoffs. Welche Atomkerne werden bei der Fusion verschmolzen? Die beliebteste Antwort lautet: Deuterium und Tritium, zwei Wasserstoffisotope. Das sind die tief hängenden Früchte der Fusion, denn Deuterium und Tritium verschmelzen bei einer niedrigeren Temperatur als alle anderen Elemente, bei vergleichsweise moderaten hundert Millionen Grad Celsius. ITER nutzt die sogenannte D-T-Fusion, genauso wie fast alle anderen.

Aber es gibt Haken. Zum einen ist Tritium selten, deshalb muss man es herstellen. Zum anderen wird bei der Reaktion außer einem Heliumisotop auch ein Neutron freigesetzt. Das ist problematisch, denn wenn man etwas mit vielen freien Neutronen bombardiert, wird es irgendwann radioaktiv. Das bedeutet, dass einem nichts anderes übrigbleibt, als Teile des Reaktors regelmäßig auszutauschen, wenn sie zu „heiß“ werden.

Tri Alpha hingegen plant, Protonen – auch bekannt als Wasserstoffkerne – mit Bor-11 zu verschmelzen. Diese Reaktion erzeugt keine Neutronen, und beide Elemente kommen reichlich in der Natur vor. „Wir sagen immer, wenn Sie unsere Fabrik kaufen wollen“, erklärt Binderbauer, „kriegen Sie einen lebenslangen Vorrat an Brennstoff gratis dazu.“ Es gibt jedoch einen Grund, warum kaum jemand anderes diese Methode verfolgt: Ein Proton-Bor-11-Plasma zu zünden, erfordert viel höhere Temperaturen, sogar irrsinnig hohe – mindestens eine, Tri Alpha spricht sogar von drei Milliarden Grad Celsius.

Niemand weiß ganz genau, wie Plasma sich bei dieser Temperatur verhält. Nahezu alle, mit denen ich sprach, waren skeptisch, ob Tri Alpha das zustande bringen kann, und würden die technischen Herausforderungen der D-T-Fusion vorziehen. „Fusion ist sowieso schon schwierig, sogar wenn es D-T ist, und man muss erkennen, wie viel schwieriger das wäre“, sagt Whyte. „Es ist okay, einen physikalischen Sprung zu machen, aber er muss ja nicht gleich so groß sein, dass man sich Sorgen um seine Durchführbarkeit machen muss.“ Laberge denkt ebenso: „Es ist, als wollte man lernen zu rennen, bevor man gehen kann. Man kann geltend machen, dass General Fusion unerhört ehrgeizig ist, aber Tri Alpha ist unerhört unerhört ehrgeizig.“

Binderbauer, der sich von rein gar nichts einschüchtern lässt, bleibt auch davon unbeeindruckt. Als nächstes will er Tri Alphas alten Reaktor abreißen und einen neuen bauen lassen, der die notwendigen Temperaturen erreichen soll. Er verweist darauf, dass Teilchenbeschleuniger Temperaturen im Billionenbereich erzeugen können. „Auf höhere Temperaturen zu gehen, ist gar nicht so schwierig“, sagt er. „Es klingt fürchterlich, weil es Milliarden Grad sind, aber das ist es nicht. Man nutzt Technik vergleichbar mit derjenigen in einer Mikrowelle. Das Prinzip ist sehr ähnlich.“

Alle in der Fusionsindustrie teilen eine Weltsicht, in der die Transformation des Planeten durch Kernfusion bevorsteht. Wie zuversichtlich ist Binderbauer, noch zu seinen Lebzeiten einen praxistauglichen Fusionsreaktor zu sehen? Die Antwort: „Sehr.“ Er glaubt, theoretisch zu verstehen, was passieren wird, wenn die Innentemperatur seiner Maschine auf Milliarden Grad kraxelt, und die Theorie sagt ihm, dass es möglich ist. „Es dürfte keine Physik geben, die besagt, dass das nicht so ist. Aber man muss es testen. Auf diesem Gebiet ist die Natur der höchste Schiedsrichter, also gibt es da ein gewisses Risiko.“

Binderbauers österreichische Strenge hält ihn davon ab, verwegene Prognosen aufzustellen, wann all das wohl passieren wird. „Manche Leute erzählen einem, sie würden in fünf Jahren einen Reaktor haben – ich weiß, dass das unmöglich ist. Und das nicht etwa, weil ich negativ eingestellt bin.“ Versucht man, ihn auf einen präzisen Zeitplan für Tri Alpha festzunageln, windet er sich wie supererhitztes Plasma. „Es stimmt nicht, dass es dreißig Jahre dauert und immer dreißig Jahre dauern wird. Ich werde Ihnen nicht sagen, wir werden hier in x Jahren einen kommerziellen Reaktor haben. Aber ich sage Ihnen, wir sind nur drei, vier Jahre von dem Punkt entfernt, an dem das Risiko von einem wissenschaftlichen zu einem technischen wird. Und ich bin mir sicher, dass solche Dinge innerhalb eines Jahrzehnts bis zu dem Punkt reifen können, an dem man die ersten kommerziellen Schritte machen kann.“

Es könnte eine Menge solcher Schritte geben. Die Stromversorger werden diejenigen sein, die den tatsächlichen Übergang vollziehen. Und damit die Fusion für irgendjemanden einen weltlichen Nutzen hat, wird die Sache zunächst für sie geschäftlich und technisch einen Sinn ergeben müssen. Fusionskraftwerke werden teuer sein. Anders als Sonne oder Wind würde die Fusion konstant Energie liefern, nicht unregelmäßig, aber die Ausbeute müsste groß genug sein. Der Gewinn (das Verhältnis von eingespeister zu ausgehender Energie) einer kommerziellen Anlage müsste bei mindestens 15 liegen; das Ziel für ITER ist zehn. Bislang hat allerdings kein Fusionsreaktor auch nur ein Verhältnis von eins erreicht, den Break-even-Point.

Doch diese Schritte wären riesige Sprünge für die Menschheit. Bill Gates führt derzeit eine weltweite Kampagne, um mehr Bewusstsein dafür zu schaffen, wie arg unsere Sucht nach Energie die Umwelt zerstört. Knapp zwei Milliarden Euro steckt seine Stiftung hinein. „Wir brauchen Innovationen, die uns Energie billiger liefern als die heutige Kohlenstoffenergie, ohne CO2-Emissionen und genauso zuverlässig wie das gesamte heutige Energiesystem“, sagte er dem Magazin Atlantic. „Wir brauchen ein Energiewunder.“ (Er persönlich hat in Terra Power investiert, einen Hersteller von Atomkraftwerken der nächsten Generation.)

Die Wahrscheinlichkeit einzuschätzen, ob die Fusion dieses Wunder sein wird oder nicht, ist nicht die Aufgabe eines Journalisten ohne Doktorgrad in Plasmaphysik, aber was Wunder betrifft, macht dieses einen deutlich plausibleren Eindruck als die meisten anderen. Sogar Stewart Prager, Chef des Princeton-Labors, der die Ansprüche des Privatsektors für überzogen hält, glaubt, dass es eine Frage des Wann und nicht des Ob ist. „Ich denke, es ist unvermeidbar. Und da bin ich wohl nicht der Einzige. Man kriegt keine kommerzielle Fusion in zehn Jahren hin, aber ich glaube, dass wir Fusionsenergie in den 2040er-Jahren im Netz haben werden. Das klingt, als sei das noch lange hin, aber im Hinblick auf die Abschwächung des Klimawandels wird die Fusion eine sehr wichtige Rolle spielen.“

Es könnte sich herausstellen, dass die Fusion zu derselben Kategorie menschlicher Errungenschaften gehört wie das Fliegen und die Mondlandung, die vollkommen unmöglich erschienen – bis es jemand tat. Zumindest verwetten eine Menge sehr schlauer Leute ihr Geld und ihre Karrieren darauf. Und was uns Übrige betrifft: Wir haben vielleicht schon den Planeten verwettet.

Übersetzung: Kerstin Eitner


Die Sternenmaschine an der Ostsee
Nach Greifswald kommt Angela Merkel gern. Das Hansestädtchen gehört nicht nur zum Wahlkreis der Kanzlerin, am dortigen Max-Planck-Institut für Plasmaphysik steht auch eine der komplexesten Maschinen der Welt: Wendelstein 7-X, der größte Fusionsreaktor vom Stellarator-Typ. lm Februar drückte Deutschlands regierende Physikerin hier den Plasmaknopf, und W7-X beförderte erstmals Wasserstoff – für 100 Millisekunden – in den vierten Aggregatzustand. „Vielleicht wird dereinst von einer Sonnenstunde der Wissenschaft die Rede sein“, sagte Merkel.

Der Stellarator ist neben dem Tokamak die andere Hoffnung der staatlich finanzierten Fusionsforschung. Erdacht 1951 in Princeton, basiert die „Sternenmaschine“ auf derselben Idee wie der in Moskau unter dem vollen Namen „Toroidalnaja kamera s magnitnymi katuschkami“ (ringförmige Kammer mit Magnetspulen) entwickelte Tokamak: 

Das Plasma schwebt in einem Magnetkäfig.

Die meisten Testreaktoren sind Tokamaks, weil sie einfacher zu bauen sind. Betrieben werden können sie aber nur „gepulst“. Im Plasma muss Strom (russisch: tok) fließen, damit sein Einschluss stabil bleibt. Das funktioniert nur, solange die Stromstärke steigt. Jeder Tokamak muss daher von Zeit zu Zeit – für ITER rechnet man mit einigen Minuten – abgeschaltet werden. Bislang wenig kraftwerkstauglich, die Forschung arbeitet dran.

Ein Stellarator kann hingegen im Dauerbetrieb laufen. Sein äußeres Magnetfeld ist so „verschraubt“, dass es die turbulenten Teilchen auch ohne Plasmastrom auf Fusionskurs hält. Folglich hat W7-X ein fünffach in sich verdrehtes Plasmagefäß und zum Teil bizarre Magnetformen. Erst in den 90er-Jahren gab es Hochleistungscomputer, die in der Lage waren, Spulen so zu berechnen, dass das Plasma im Käfig bleibt. 

Und mehr soll der eine Milliarde Euro teure und zehn Jahre verspätete Wendelstein auch gar nicht beweisen. Es geht um die Frage, ob das erste echte Kraftwerk des europäischen Fusionsprogramms – falls es so weit kommt: Mitte des Jahrhunderts – ein Nachfolger der Versuchsanlage ITER oder Wendelstein werden soll. Welches Prinzip setzt sich durch? Im April meldete Greifswald, die erste „Experimentkampagne“ sei „erfolgreich beendet“. Volle sechs Sekunden brannte das Plasma bei 50 Millionen Grad. Die Forscher und ihre Partner aus Europa, den USA und Japan sind – fürs Erste – „sehr zufrieden“.