Die großen Fragen: Weltfrieden – über eine mögliche Rolle der Kernfusion

Frieden. Ein abstrakter Begriff, meistens denken wir dabei an einen Zustand der Ruhe und oft geht diese Ruhe mit dem Ende von kriegerischen Auseinandersetzungen einher. Weltfrieden, also eine Welt ohne Krieg. Eine schöne Vorstellung und auch eine populäre. Nicht umsonst ist “Imagine” die am häufigsten verkaufte Single John Lennons und stellt damit auch einen passenden Einstieg in diesen Artikel dar.

Nachdem wir jetzt alle in der richtigen Stimmung sind, drängt sich die Frage auf, was denn das Problem mit dem Weltfrieden war? Ach ja, Krieg. Krieg hat oft etwas damit zu tun, dass die eine Seite will, was die andere Seite hat. Materielle Ungleichheiten stellen also einen möglichen Kriegsgrund dar. Beseitigen wir sie, gibt es einen potentiellen Kriegsgrund weniger.

Weiterhin gibt es mehrere Studien, die einen Zusammenhang zwischen niedriger Bildung und hoher Gewaltbereitschaft sehen, siehe zum Beispiel hier und hier. Dazu passend wird der Flynn-Effekt, welcher den zeitlichen Anstieg der Ergebnisse von IQ-Tests in den Industrieländern beschreibt, teilweise mit der Abnahme der Gewalt innerhalb eben dieser Gesellschaft in Beziehung gesetzt (siehe dazu das Buch “The Better Angles of Our Nature” von Pinker). Plakativ ausgedrückt lautet die Idee, dass Bildung vor Krieg schützen könnte.

Zwei mögliche Friedensstifter stellen also die Abschaffung von Ungleichheiten bzw. den zugrundelegenden Abhängigkeiten und eine breite (soll heißen allen Menschen zugängliche) Erhöhung des Bildungsniveaus dar. Genau da könnte die Fusionsforschung helfen, was zum einen an dem Fusionsbrennstoff und zum anderen an dem Testreaktor ITER liegt, wie ich im folgenden kurz erläutern werde.

Zunächst aber kurz zu den Anfängen der Fusionsforschung, denn hier lässt die bereits deren Potential als Friedensförderer erkennen. Nach dem zweiten Weltkrieg wurde Fusionsforschung zunächst versteckt in nationalen Laboren durchgeführt. Man erkannte aber schnell, dass die ganze Sache wohl doch etwas komplizierter ist.

Geteiltes Leid ist ja bekanntermaßen halbes Leid und so war das Interesse groß, als man auf den ersten internationalen Fachtagungen feststellte, dass alle Labore vor ähnlichen Problemen standen. Bemerkenswert ist nun das Jahr 1958, in dem beschlossen wurde, dass Fusionsforschung nicht länger der Geheimhaltung unterliegt. Das ist insofern bemerkenswert, als daß der kalte Krieg gerade voll ins Rollen kam. Eine nette Anekdote ist der Besuch einer Delegation englischer Fusionsforscher in der Sowjetunion Ende der 1960er Jahre. Die sowjetischen Kollegen hatten an ihrem Konzept eines Fusionsreaktors, dem Tokamak, so hohe Temperaturen gemessen, dass man diesen Werten schlicht nicht traute. Die englischen Kollegen wurden eingeladen selber nachzumessen und packten ihre Diagnostik ein und bestätigten die sowjetischen Messungen. Im Anschluss wurde in fast allen Laboren der Welt auf den Tokamak gesetzt (Deutschland und Japan bilden hier eine Ausnahme, beide forschten parallel am Alternativ-Konzept, dem Stellarator, weiter). Der internationale Austausch ist bis heute weit verbreitet in der Fusionsforschung (wie natürlich in der Wissenschaft insgesamt) und genau dieser Austausch kann auch helfen ein friedliches Miteinander zu schaffen.

Kommen wir zu den vorher genannten Friedensstiftern zurück. Dazu muss man verstehen, was genau in der Fusionsreaktion passiert, die man in Reaktoren nutzen möchte. Um Atomkerne fusionieren zu lassen, muss man sie nahe genug zusammen bringen. Die positive Ladung der Atomkerne macht es allerdings schwierig den Abstand der Atomkerne auf die notwendige Distanz von 10-15 m zu verringern, dann nämlich wirkt die starke Kraft, welche die Kerne zusammenhält. Dies erfordert einen hohen Energieaufwand.

Die größte Fusionswahrscheinlichkeit findet man für schweren und überschweren Wasserstoff, Deuterium und Tritium, sie stellen den Fusionsbrennstoff dar. Temperaturen von ca. 150 Mio Grad sind erforderlich, was eine Größenordnung über der Temperatur im Sonnenzentrum liegt (und somit ganz schön heiß ist). Deuterium lässt sich einfach aus Wasser herausfiltern, Tritium hingegen ist mit einer Halbwertzeit von ca. 12 Jahren radioaktiv und muss aus Lithium erbrütet werden. Aktuelle Lithium-Abbaugebiete sind zwar nicht ganz so gleichmäßig wie Wasser (aus dem das Deuterium gewonnen wird) über die Erde verteilt, aber es gibt noch eine ganze Reihe nicht erschlossener Abbaugebiete in mehreren Ländern. Insgesamt ist der Brennstoff also relativ gleichmäßig über unseren Planeten verteilt und so ist die Wahrscheinlichkeit, dass große Abhängigkeiten entstehen eher gering.

Weiterhin hatte ich die Bildung erwähnt. Hier kommt nun ITER ins Spiel. ITER ist ein im Bau befindlicher Fusionstestreaktor, der erstmals eine positive Energiebilanz aufweisen soll. Nun ist es leider so, dass ein solches Experiment eine gewisse Mindestgröße haben muss um diese positive Energiebilanz aufzuweisen und mit der Größe steigen die Kosten. Ein ganz wesentlicher Kostenpunkt ist hierbei das Magnetfeld mit welchem man das heiße Plasma einschließt – bei den erforderlichen hohen Temperaturen befindet sich der Fusionsbrennstoff im Plasmazustand und ein Plasma ist im Grunde nicht anderes als ein Gemisch aus Elektronen und Ionen und diese lassen sich mit Magnetfeldern einsperren.

Ein einzelnes Land kann die Kosten für einen Fusionsexperiment mit dieser Mindestgröße nur schwer alleine aufbringen. Daher beschlossen Reagan und Gorbatschow 1985 den gemeinsamen Bau einer solchen Anlage. Mittlerweile repräsentieren die Partner bei diesem Experiment, das bezeichnenderweise den Namen ITER bekam (lateinisch, der Weg) die Hälfte der Weltbevölkerung. Die Fusion lässt damit nicht nur Atomkerne näher zusammenrücken, sondern auch die Welt an sich.

Reagan und Gorbatchow 1985 (Bild: public domain)

Die Idee hinter der großen Kollaboration ist, dass alle Partner von dem generierten Wissen gleichermaßen profitieren sollen und auch zu dem Wissenszuwachs beitragen. Bürokratisch nicht ganz leicht zu handhaben, ist es doch eine schöne Idee, denn die einzelnen Partner müssen zum einen für die Ausbildung ihres Nachwuchs sorgen um ihre Vereinbarungen zu erfüllen und erzeugen dabei zum anderen neues Wissen. Mit der eingangs genannten Idee von weniger Gewalt bei mehr Bildung kann man nun den Bogen zurück zum Friedensstifter schlagen.

Was ich hier aufgeführt habe ist natürlich nicht einzigartig in der Wissenschaft, im Gegenteil. Ohne internationalen Austausch sind große Forschungsvorhaben heute kaum denkbar. Ich habe lediglich das Beispiel der Fusionsforschung gewählt, weil ich in eben diesem arbeite.

Abschließend noch der Kommentar, dass ich Optimist bin und fest an so etwas wie einen Weltfrieden glaube, auch wenn die Herausforderungen sicherlich immens sind. Was die Fusionsforschung und deren Umsetzung angeht, halte ich es mit Lew Arzimovitsch, einem der Väter des sowjetischen Fusionsprogramms: Fusion will be ready, when society needs it. Denn das die Fusion funktioniert ist ja keine Frage, es geht “lediglich” darum, den Prozess nutzbar zu machen. Und weil wir mit John Lennon angefangen haben, enden wir auch mit ihm:

 

 

 

Veröffentlicht von

Alf Köhn hat in Kiel Physik studiert und an der Uni Stuttgart am Institut für Plasmaforschung promoviert. Momentan ist er als Post-Doc am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching tätig und beschäftigt sich dort überwiegend mit der Wechselwirkung von Plasmen und elektromagnetischen Wellen.

13 Kommentare Schreibe einen Kommentar

  1. Zusammenarbeit über Staatsgrenzen hinweg, möglicherweise sogar international wie in der Fusionsforschung fördert tatsächlich die Verständigung und vermindert die Wahrscheinlichkeit von Krieg zwischen den kooperierenden Staaten. Gemeinsame Ziele und gemeinsame Feinde führen zur stärksten Kooperation und sorgen – mindestens vorübergehend – für Kooperation. Hätte die Menschheit einen gemeinsamen Feind – beispielsweise Ausserirdische – würden wohl alle zusammenarbeiten – mindestens bis dieser Feind besiegt wäre. Aber auch ein wichtiges gemeinsames Ziel wie eine Energiequelle für die Ewigkeit wie es die Fusionsenergie ist, kann für Zusammenhalt sorgen. Allerdings glauben heute nur wenige an die Fusionsenergie als dominierende Zukunftsenergie. Weit mehr Menschen glauben an die erneuerbaren Energien, an Wind und Sonne als Energiequellen – und das trotz ungelösten Problemen wie den fehlenden Speichern. Doch das wird schon noch kommen, das Speicherproblem wird schon noch gelöst werden glauben die Erneuerbar-Gläubigen. Ebenso wie die Fusionsgläubigen davon überzeugt sind, dass die Probleme, mit denen sie sich herumschlagen wie die Instabilität des Plasmas, bald gelöst werden.
    Tatsächlich zeigt sich immer wieder, dass Probleme, die jahrzehntelang als unlösbar gelten plötzlich mit einem neuen Ansatz zugänglich werden. In der Humanmedizin beispielsweise hat die Immunkrebstherapie in jüngster Zeit zu grossen Fortschritten geführt – und dies nach jahrzehntelanger Stagnation in der Krebstherapie. In der Fusionsforschung gibt es in meinen Augen ebenfalls einen vielversprechenden Umbruch. Nämlich das Auftauchen von Magneten, die sehr hohe Magnetfelder im Bereich von 15 bis 20 Tesla erzeugen können. MIT’s ARC steht in meinen Augen für die Zukunft der Tokomamakforschung und -entwicklung, denn mit höheren Magnetfeldern werden fast alle wichtigen Fusionsparameter in einen günstigeren Bereich verschoben. Ausser vielleicht die Strahlenbelastung des Materials, denn die kleineren Tokamake, die mit hohen Magnetfeldern möglich werden, beherbergen letztlich die gleichen Strahlungsquellen (fusionierendes Plasma) wie ihre grösseren Geschwister. Und die Aussichten für ARC werden von Jahr zu Jahr besser, denn die REBCO supraleitenden Hochtemperaturmagnete erreichen von Jahr zu Jahr höhere Feldstärken.

    • Fusionsenergie will gar nicht DIE dominierende Energieversorgung sein, auf den richtigen Mix kommt es an. Und in diesen Mix gehören selbstverständlich auch erneuerbare Energien, die aber alleine nicht die Energieversorgung gewährleisten können, wie Sie das ja ausgeführt haben.

  2. Kernfusionsforschung ja, aber da müssen die Förderungs-Relationen stimmen zwischen der Forschung über Erneuerbare Energien – jetzt pushen, weil praktikabel und sofort realisierbar – und der Kernfusion – vielleicht irgendwann einmal machbar.
    Ich habe den Eindruck, dass da immer wieder Hirngespinste auftauchen und so getan wird, als würde der Durchbruch kurz bevorstehen.
    Das “Fusions-Paradox” gilt nach wie vor:
    Es dauert noch 40 Jahre bis zum Durchbruch, so hat man das auch schon vor 40 Jahren gesagt.
    Bleiben wir lieber auf dem Boden und kümmern wir uns mit mehr Engagement um die irdischen Probleme: Klimakrise, Energiekrise und Ressourcenkrise. Bis in 40 Jahren müssen diese Krisen alle gelöst sein, da hilft uns jetzt die Fusion nicht weiter und Frieden bekommen wir durch die Kernfusion im Augenblick auch nicht.

    • Batterieforschung ist wohl der wichtigste Forschungs/Entwicklungsbereich im Bereich Energietechnologie. Batterien für Fahrzeuge braucht es dabei sowohl bei einer zukünftigen Stromversorgung mittels Fusionsreaktoren als auch mit Erneuerbaren. Stromnetzbatterien (Gridbatterien) dagegen braucht es, wenn man auf Erneuerbare setzt.

    • Das Ziel ist nicht Fusion als einzige Energiequelle zu installieren, wie oben kurz gesagt, auf den richtigen Mix kommt es an und in den Mix gehören regenerative Energiequellen zweifelsohne rein.

      Ich sehe es eher so, dass wir jetzt die Möglichkeiten haben, herauszufinden, wie ein Reaktor basierend auf der Kernfusion aussehen muss. Wir liefern sozusagen eine mögliche Antwort auf die Frage der zukünftigen Energieversorgung und diese Möglichkeit ist einfach zu verlockend, als dass man sie nicht erforscht. In 100 Jahren wird man vermutlich viel mehr mit den unmittelbaren Folgen des Klimawandels beschäftigt sein und da könnte es dann hilfreich sein, eine Antwort aus der Schublade zu ziehen.

      • Zitat:

        In 100 Jahren wird man vermutlich viel mehr mit den unmittelbaren Folgen des Klimawandels beschäftigt sein und da könnte es dann hilfreich sein, eine Antwort aus der Schublade zu ziehen.

        Nur sind 100 Jahre sehr weit weg. Das wird den Bemühungen um Fusionsenergie(forschung) ja auch vorgeworfen, dass sie keine unmittelbare Lösung für das Klimaproblem sind, weil Jahrzehnte von einer Realisation entfernt.

        • was ich damit sagen wollte war lediglich, dass es in einer nahen Zukunft hilfreich sein könnte, ein Grundlast-fähiges Energie-Versorgungskonzept parat zu haben, ob diese Zukunft 100 oder 200 Jahre weg ist, spielt dabei keine allzu große Rolle.

          An ITER sollen ganz wesentliche Fragen beantwortet werden, wie ein Tokamak-Prototyp-Kraftwerk aussehen könnte und die Beantwortung dieser Fragen wird vor dem eben genannten Zeitraum geschehen.

  3. Kernfusion trägt nicht zum Weltfrieden bei.

    Angenommen, es gäbe Energiegewinnung durch Kernfusion – dann sind derartige Anlagen so teuer, dass nur die reichen Staaten sie bauen können. Kernfusions-Anlagen lohnen sich aber nur, wenn die gewonnene Energie auch verbraucht wird. D.h. die Industieländer werden ihren Wohlstand auf Kosten/Ausbeutung des Rests der Welt weiter ausbauen. So wie in den vergangenen Jahrhunderten.

    Große soziale, ökonomische und ökologische Unterschiede fördern eher das Auftreten von Konflikten, statt dass sie zum Weltfrieden beitragen.

    • Zitat:

      Angenommen, es gäbe Energiegewinnung durch Kernfusion – dann sind derartige Anlagen so teuer, dass nur die reichen Staaten sie bauen können.

      Wie teuer der erzeugte Strom aus Kernfusion sein wird, kann man heute gar nicht wissen, denn es gibt viele Realisationsmöglichkeiten (nicht nur den Grosstokamak) und einige könnten durchaus niedrige Investitionskosten mit sich bringen.

  4. Fusion will be ready, when society needs it

    Energiepolitik war schon immer auch ein schmutziges Geschäft. Also hier der Schmutz im Geiste.

    Wann hat er das gesagt?

    Vor 60 Jahren etwa?

    Es ist, als ob diese Aussage für die Nutzung dieser Energiequelle eine Art “wenn Gott will”-Bedingung eingebaut hat.

    Dann ist die Erwähnung dieser Phrase in einem wissenschaftlichen Blog natürlich wieder mal nicht ohne allerhand Ironie und auch nicht ohne Widersprüche.

    Die andere Szenerie, die mir beim Lesen und Rezipieren des Szenarios, dass Fusionsforschung ein Friedensprojekt sei, wäre demnach auch, das man dieses als politische Strategie benutzt, um den Frieden psychologisch zu fördern.
    Daraufhin wäre auch erklärbar, wieso die Forschung und die Errichtung des ersten Testreaktors so lange dauerte.

    Man nennt das “bei der Stange halten”…in anderem Zusammenhang.

    Mein Eindruck von der Fusionsthematik war immer mehr:
    Man zeigt uns seit Jahrzehnten Bilder von in Bau befindlichen Reaktoren, aber nie wurde einer davon fertig. Der ewige Bau…wie eine ständige “Hoffnungsquelle”, die man “anzapfen” kann, um den Geist des Göttlichen von Etwas abzulenken, falls es nötig wäre.

    Das Spiel mit dem Glauben der Menschen, ohne, dass dabei an den Glauben speziel appelliert würde – vor allem gar an einen religiösen Glauben.
    Und doch ist es der selbe Glaube, der da angesprochen wird, wie er bei den Religionen im Zentrum der Praxis steht.

    An anderer Thematik hiess es immer, Innovationen müssen durch freie Marktwirtschaft gefördert werden.
    Bei der Fusion heisst es dagegen, dies wäre von einem Land/einer Nation allein nicht machbar.

    Ich darf schlicht in den Raum stellen, dass dies aboluter Blödsinn ist?

    Als man also beschlossen hatte, dass man das Fusions-Problem öffentlich und in internationaler Kooperation anzugehen wollen würde, hat man beschlossen, dies zu einem politischen Projekt zu machen. Und immer dann spielt es keine Rolle mehr, was wirklich in der Sache ein Problem sei, sondern nur noch, was politisch der Fall ist.
    Und wenn es um den “Weltfrieden” geht, … naja, der war zu Zeiten des kalten Krieges vollkommen surreal und weitest entfernt. Mit diesem Argument hat man deswegen ideologisch überhöht und demonstrativ Politik gemacht und es kaum wirklich ernst gemeint (angesichts der überideologisierten Sphären damals).

    Fazit:

    Als man beschloß, die Fusion in einer internationalen Kooperation zu verwirklichen, hat man damit beschlossen und in Kauf genommen, dass sie um 50 Jahre später Wirklichkeit werden würde. (und eigentlich steht diese Wirklichkeit ja noch immer aus)

    Es gibt möglicherweise nur einen seltsamen Grund, warum dagegen sprach, das es einzelne Institutionen oder Nationen nicht auch alleine schaffen würden, Fusionsreaktoren funtkionsfähig zu entwickeln und auch zu bauen.
    Aber dieser käme in der Wissenschaft nicht vor.

    Wenn man sich den Wikipedia-Artikel zu ITER durchliesst, fällt einem leicht auf, dass es dabei um so viel zuviel Politik geht, das man eine konsequente, zielgerichtete Verwirklichung ausschliessen kann. Das Projekt ist zu einer “Idee” geworden, die ab dann anderen Bedingungen folgte, als die rein technische Umsetzung.

    • Liebe/Lieber demolog,

      das Zitat von Lew Arzimovitsch stammt aus den frühen 70er Jahren und ich gebe Ihnen recht, ohne es im richtigen Kontext zu sehen, könnte es falsch verstanden werden. Was gemeint war, ist die Tatsache, dass sobald die “Gesellschaft” bzw. hier eher die Politiker sich entscheiden Fusion entscheidend voranbringen zu wollen, wird dies auch geschehen. Eine Art Apollo-Programm für die Fusionsforschung. Das würde z.B. helfen parallel an verschiedenen Szenarien zu arbeiten.

      Natürlich kann ein Land alleine die Fusion erforschen, es kostet halt nur viel Geld, da die Kosten mit der Reaktorgröße steigen (und leider nicht linear) und man für eine positive Energiebilanz eben eine gewisse Mindestgröße braucht. Es ist nur “einfacher” diese finanzielle Belastung durch mehrere Partner zu teilen. (Und wenn man diese Kosten z.B. in Relation mit den Kosten für die EEG-Subventionen sieht, sind sie auf einmal ziemlich klein – und ich will hier gar nicht mit den Militärhaushalten einiger großer, an ITER beteiligter Staaten anfangen)

      Ein Problem der Fusionsforschung, dass Sie auch ansprechen, ist dass Fusionsforschung keine “sexy” Resultate hat. Unsere Messgröße ist das Produkt aus Energieeinschlusszeit, Teilchendichte und -temperatur (Tripelprodukt). Seit den 50er Jahren steigt dieses sogar steiler als das viel bekanntere Moor’sche Gesetz an, und das ist wirklich beeindruckend aber eben nichts womit man in die Medien kommt und somit eventuell auch etwas mehr Forschungsgelder erhält.

      Und, ja, ITER ist ein Weg, eine Idee, an der man gemeinsam arbeitet und die am Ende definieren soll, wie ein Prototyp eines Reaktors aussehen soll.

  5. Der energyCollective-Artikel The Uncertain Future of Fusion Energy bringt die Versprechungen der nuklearen Fusion und die gegenwärtigen Forschungsanstrengungen und Finanzierungen auf den Punkt.
    Versprechungen: Mit irdischen Ressourcen eine ewig anhaltende Energiequelle ohne langfristigen radioaktiven Abfälle oder einem Proliferationsproblem. Zudem keine Unfallgefahr, kaum Rohstoffkosten (Wasser und Lithium sind billig)
    Forschung:
    – ITER soll 2025 in Betrieb gehen, wird aber von den USA und Kanada nicht mehr finanziell unterstützt und Grossbritannien überlegt sich den Ausstieg ebenfalls.
    – Private Fusionsforschung: General Fusion, Tri Alpha Energy (HB11-Fusion), Helion Energy, Tokamak Energy. Keine dieser Fusions-Startups hat sehr grosse Erfolgschancen
    – Universitäre Fusionsforschung: MIT’s High-Field-Tokamaks sind noch im Reissbrettstadium und ohne zugesagte Finanzierung

    Fazit: Es ist keinesweges sicher, dass ITER je in Betrieb geht, weil noch mehr Länder als bereits die USA und Kanada abspringen könnten. Die Fusionsstartups haben kleine Erfolgschancen und die Hochfeld-Tokamaks des MIT sind konzipiert aber nicht finanziert.

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