Iter wird sich verspäten

Diese Woche hat der Iter-Rat, welcher die Arbeit der Iter-Organisation gewissermaßen überwacht, den Mitgliedern der verschiedenen Staaten die Iter unterstützen Bericht erstattet. Mit Spannung erwartet war der neue Zeitplan, da bereits seit einiger Zeit klar ist, dass der aktuelle nicht zu halten ist. Auch wenn es kein offizielles Datum für das erste Plasma gibt, so geht man jetzt doch allgemein von dem Jahr 2025 aus, was einer Verspätung von ca. 6 Jahren gegenüber dem aktuellen Plan entspricht. Wie konnte es dazu kommen?

Dazu muss man sich die Struktur von Iter vor Augen führen: Die EU, China, Indien, Japan, Süd-Korea, Russland und die USA wollen zusammen das erste Fusionsexperiment bauen, dass mehr Energie freisetzt, als zum Zünden des Plasmas aufgewendet werden muss. Zusammen bedeutet hierbei, dass jeder der Teilnehmer Komponenten fertigt und liefert, die dann in Südfrankreich (Cadarache) zusammengesetzt werden. Das verlangt nach einer straffen Organisation, die darauf achten sollte, dass sowohl die Teilnehmer selber als auch die Komponenten der verschiedenen Teilnehmer miteinander harmonieren. Vor allem müssen sich die Teilnehmer auch darauf einigen, welche Komponenten genau sie denn jetzt bauen wollen, Wolfram als Wandmaterial oder doch lieber einen speziellen Edelstahl ? (Um nur einen Punkt zu nennen.)

Genau das aber wurde in einem Gutachten Anfang letzten Jahres kritisiert, Entscheidungsprozesse seien oft von zu akademischer Natur, es würde zu viel diskutiert werden und es würde in der Folge dann zu lange dauern bis eine Entscheidung getroffen wird. Das kann man Wissenschaftler nun nicht wirklich vorwerfen, dass sie sich eben wie Wissenschaftler verhalten. Von daher war eine der Empfehlungen dieses Gutachtens, die Iter-Organisation in Richtung einer Projektorientierten Organisation umzustrukturieren. Entsprechend hat die Iter-Organisation seit diesem Frühjahr mit Bernard Bigot einen neuen Direktor, der Erfahrung mit der Leitung großer wissenschaftlicher Projekte hat, die in engem Kontakt mit der Politik stehen.

Auf der größten europäischen Konferenz zu dem Thema hat Bigot im Sommer diesen Jahres den aktuellen Fortschritt um Iter präsentiert und sich anschließend einer offenen Fragerunde gestellt. Beides wurde in der Community sehr positiv aufgenommen, Bigot präsentiert sachlich klar den Stand der Dinge und seine bereits angeordneten Umstrukturierungen, die zu effizienteren Entscheidungsprozessen führten und führen. Auch machte Bigot klar, dass Iter kein rein akademisches Forschungsprojekt ist: Mit dem Ziel zu zeigen, wie man Fusion in einem reaktornahen Maßstab durchführen kann, ist es klar, dass es deutlich industrienähere Forschung ist als alle Fusionsexperimente bisher. Die befürchtete Verzögerung sprach er auch an, ohne allerdings konkrete Zahlen zu nennen, da er dies erst dann tun wollte, wenn er sich sicher ist, dass dieser Termin realistisch ist.

Diese Woche wurden also die nationalen Vertreter vom Iter-Rat informiert und auch wenn die Verspätung nicht offiziell dokumentiert ist, so bin ich sicher, dass dieses in den nächsten Wochen passieren wird. Zunächst jedoch müssen die nationalen Vertreter mit ihren Regierungen reden um zu entscheiden, wie die weitere Förderung Iters aussehen wird. Die daraus resultierenden Zahlen will Bigot dann als Basis nehmen um das Datum des ersten Plasmas festzulegen. Im Charakter eines Projektes wurden auch mehrere Meilensteine für 2016 und 2017 definiert an denen man klar den Fortschritt messen kann. Durch die Einhaltung dieser Meilensteine will Bigot Vertrauen in die neue Organisationsstruktur Iters aufbauen, damit dann 2017 der endgültige Projektplan beschlossen werden kann.

Ausdrücklich gelobt wurde der bauliche & technische Fortschritt der Iter-Baustelle und von einigen Komponenten, die in den Teilnehmerstaaten gefertigt werden. Einen aktuellen Blick auf die Baustelle erlaubt die Iter-Webseite, dort werden regelmäßig updates eingespielt. Wie der Aufbau des Vakuumgefäßes sowie des umgebenden Kryostaten grob abläuft ist z.B. in dem folgenden Video dargestellt:

Währenddessen heißt es jedoch nicht Däumchen-drehen, sondern eher Fingernägel-kauen, da wir alle schon gespannt wie ein Flitzebogen auf das erste Plasma in Wendelstein W7-X warten! Was momentan noch fehlt ist die offizielle Betriebsgenehmigung, sobald die vorliegt wird das Plasma gezündet. In der Zwischenzeit bleibt nur zu hoffen, dass die nationalen Vertreter von der neuen Organisation Iters überzeugt sind und dem Unterfangen noch eine Chance geben: Meiner Meinung nach befinden wir uns jetzt noch in der Lage über alternative Energiequellen nachzudenken, in 50 oder 100 Jahren mag das zu spät sein (weil dann eventuell drängende Probleme unmittelbar Lösungsansätze mit großem Aufwand erfordern, der wenig Spiel für anderes lässt), daher sollten wir den Entscheidungsträgern dann zeigen können, wie das mit dem Fusionsreaktor auszusehen hat.

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.

43 Kommentare Schreibe einen Kommentar

    • In der Tat plant China mittlerweile seinen eigenen experimentellen Testreaktor. Der ist allerdings nicht größer als Iter, sondern ein wenig kleiner, auch wird der “Fusionsoutput” etwas geringer sein. Iter hat einen großen Radius von 6.2 m und einen kleinen Radius (Plasmaradius) von ca. 2 m, wohingegen CFETR einen großen und kleinen Radius von 5.7 und 1.6 m haben soll (in der aktuell favorisierten supraleitenden Variante).

      Aber Sie haben schon recht Martin, Chinas Ansatz ist interessant und bemerkenswert und aktuell sind wir alle gespannt, ob China diesen auch umsetzt. Entsprechende Kollaborationen sind jedenfalls geplant und Geld dafür hat China auch zur Verfügung gestellt.

  1. Der ARC Fusions-Reaktor (affordable, robust compact reactor) ist für die Fusionsforschung möglicherweise besser geeignet als ITER. ARC benutzt dieselbe Technologie wie ITER aber wesentlich stärkere Magntefelder und ist darum ( weil die Leistung mit der vierten Potenz der Magnetfeldstärke ansteigt) bei ähnlicher Leistung nur halb so gross wie ITER. Besser für die Fusionsforschung als ITER wäre ARC wegen folgenden Designmerkmalen geeignet:
    – Der Reaktorkern kann bei ARC ausgetauscht werden (zum Test unterschiedlicher Wandmaterialien beispielsweise) ohne dass man ARC komplett zerlegen muss.
    – ARC verwendet Flüssigsalz wo ITER feste Blanket-Materialien verwendet. Damit gibt es weniger Strahlenschäden in den Materialien und die Notwendigkeit sie immer wieder wegen Materialalterung/ Materialschäden zu ersetzen, entfällt.

    • Hier die Kuzzusammenfassung zu ARC aus dem Arxiv-Artikel:

      The affordable, robust, compact (ARC) reactor is the product of a conceptual design study aimed at reducing the size, cost, and complexity of a combined fusion nuclear science facility (FNSF) and demonstration fusion Pilot power plant. ARC is a ∼ 200 − 250 MWe tokamak reactor with a major radius of 3.3 m, a minor radius of 1.1 m, and an on-axis magnetic field of 9.2 T. ARC has rare earth barium copper oxide (REBCO) superconducting toroidal field coils, which have joints to enable disassembly. This allows the vacuum vessel to be replaced quickly, mitigating first wall survivability concerns, and permits a single device to test many vacuum vessel designs and divertor materials. The design point has a plasma fusion gain of Qp ≈ 13.6, yet is fully non-inductive, with a modest bootstrap fraction of only ∼63%. Thus ARC offers a high power gain with relatively large external control of the current profile. This highly attractive combination is enabled by the ∼23 T peak field on coil achievable with newly available REBCO superconductor technology. External current drive is provided by two innovative inboard RF launchers using 25 MW of lower hybrid and 13.6 MW of ion cyclotron fast wave power. The resulting efficient current drive provides a robust, steady state core plasma far from disruptive limits. ARC uses an all-liquid blanket, consisting of low pressure, slowly flowing fluorine lithium beryllium (FLiBe) molten salt. The liquid blanket is low-risk technology and provides effective neutron moderation and shielding, excellent heat removal, and a tritium breeding ratio ≥ 1.1. The large temperature range over which FLiBe is liquid permits an output blanket temperature of 900 K, single phase fluid cooling, and a high efficiency helium Brayton cycle, which allows for net electricity generation when operating ARC as a Pilot power plant.

    • Ich gebe Ihnen absolut recht, der ARC ist eine interessante Alternative. Dazu sollte man allerdings auch sagen, dass einige der Komponenten, die beim ARC diskutiert werden, zu Iter-Planungszeiten noch nicht verfügbar waren.

  2. Der Autor spricht hier im letzten Abschnitt von einem noch offenen Zeitfenster von 50 bis 100 Jahren für die Erforschung von alternativen Energiequellen. Dieser selbst nach menschlichen Maßstäben kleine Zeitrahmen spricht doch gegen eine weitere Verschwendung von Ressourcen für diesen zutiefst zentralisierte und hochkomplexe Technologie, die weder CO2-arm noch sauber ist, da sie nun einmal mehr denn je auf die hiesigen zerstörerischen Wirtschaftstrukturen angewiesen ist. Woher sollen denn die Ressourcen kommen für derlei Großprojekte, wenn z.B. das Erdöl oder das Erdgas nicht mehr in der Menge zur Verfügung stehen und sich deren steigende Preise die Wertschöpfungskette hinaufhangeln? Auf dieser Basis lässt sich wahrlich schwer planen und noch viel schlechter solch Großprojekte wie Demonstrationskraftwerke angehen. Hat man das wirklich mal weitergedacht? Welche Grenzen will man sich diesbezüglich setzen? Meiner Meinung nach wird der Sinn allendessen vollkommen ausgeblendet. Man kocht im eigenen Saft und erfreut sich neben einem übergroßen Bürokratismus über kleine mit großem Aufwand erkaufte technische Fortschritte. Diese Art von Selbstbetrug werde ich wohl nie verstehen.

    • Lieber Thomas,
      bei der Fusion selber entsteht zunächst einmal natürlich kein CO2, genauso wenig wie bei den sogenannten regenerativen Energieformen Solar oder Wind. Was Sie vielleicht zum Einen meinen ist eine gesamtheitliche Betrachtung: Natürlich wird bei der Beschaffung der Materialien, die zum Bau eines solches Kraftwerkes nötig sind in der einen oder anderen Art CO2 freigesetzt, das ist bei Solar oder Wind nicht anders. Ich wage sogar zu behaupten, dass dies bei diesen noch etwas schlechter aussieht, da man viele Solar- oder Windkraftwerke braucht um ein Fusionskraftwerk zu ersetzen.

      Ja, Fusionskraftwerke sind Grundlastkraftwerke. Deswegen auch mein letzter Punkt in dem Artikel, da haben Sie mich vielleicht missverstanden: In 50 Jahren sollten wir in der Lage zu sein genau zu definieren, wie ein Kraftwerk basierend auf der Kernfusion auszusehen hat. Dieses ist dann eine der möglichen Lösungen für die Energieprobleme der Menschheit. Ob es dann politisch gewollt ist, ist eine zweite Frage, aber wir können uns es nicht leisten, eine mögliche Lösung vor vornherein auszuschließen. Sollte es tatsächlich nicht in unseren Energiemix passen (was ich zu bezweifeln wage), so wird es mit Sicherheit andere Staaten geben, in denen dann immer noch große Grundlastkraftwerke benötigt werden. Und da wird langfristig kaum ein Weg an der Fusionstechnologie vorbei führen.

      Den Punkt den Sie ansprechen mit den steigenden Rohstoffpreisen durch steigende Rohölpreise in nicht allzu ferner Zukunft spricht ja meines Erachtens nach gerade dafür, es jetzt auszuprobieren.

      • Werter Alf,
        ich habe Sie schon sehr gut verstanden. Mal abgesehen davon, dass beim Betrieb eines Fursionkraftwerks sehr wohl CO2 entsteht, da ja hierbei nicht unbedeutende Mengan an Strom für die Kühlung bzw. die Aufrechterhaltung der Magnetfelder benötigt werden. Das dieser Strom wohl aufgrund der großen benötigten Leistungen und hohen Verfügbarkeit eher aus fossilen Kraftwerken stammen sollte, werden diese Emissionen nicht unbedeutend sein. Ich beziehe mich dabei immer auf eine gesamtheitliche Betrachtung globaler Art, weil alles andere diesbezüglich auch keinen Sinn ergibt. Was also bei einem Fusionkraftwerk noch bewerkstelligt werden könnte, funktioniert bei einer ganzen Flotte davon aber schon nicht mehr. Was Sie aber völlig außen vor gelassen haben, war mein Einwand hinsichtlich des zugrundeliegenden zerstörerischen Wirtschaftssystems, welches nicht durch eine wie auch immer geartete neue Energiebereitstellungsform verschwindet. Sie bleibt auch dann zutiefst zerstörerisch.
        Hinsichtlich des genannten Zeitrahmens verhalten sich die Dinge ähnlich. Was macht Sie denn so sicher, dass man in 50 oder 100 Jahren bei einer geringeren Verfügbarkeit von Energie und Rohstoffen, sei es weil klimatischen Veränderungen so weit vorangeschritten sind und deshalb mehr Ressourcen in die Aufrechterhaltung der vorhandenen Strukturen investiert werden müssen und die diesbezüglichen Quellen generell weniger ergiebig sind, so viele Ressourcen in solch eine derartig komplexe und riesige Anlage für Jahre oder Jahrzehnte steckt, ohne auch nur etwas in dieser Zeit zurückzubekommen. Man schaue sich doch nur heute die Bauzeit der neuen Kernkraftwerke an, obwohl es im Hier und Jetzt noch keinerlei derartige Einschränkungen gibt.

        • Strom für die Kühlung von Fusionskraftwerken kann ( und wird später einmal) aus Fusionskraftwerken kommen. Ihr Argument angewandt auf Photovoltaik würde dort bedeuten: Photovoltaik-Panel werden mit Kohleenergie erzeugt.

          • Es kann nicht, es muss von Fusionskraftwerken kommen, um diese geringe spez. CO2-Emissionen erreichen zu können. Nur dafür bedarf es einer sehr großen Anzahl dieser Kraftwerke, was dann wieder zu meinen anderen aufgeführten Punkt führt. Wenn man den Bau von Kernkraftwerken als diesbezüglichen Anhaltspunkt nimmt, dann bedarf es schon einen enormen Zeithorizont, um überhaupt die Volumina der KKW-Flotte zu erreichen.Nach dem jetzigen Stand eher wohl ein Unterfangen für das nächste Jahrhundert. Und auch dann hat dies genau wie bei der Stromerzeugung aus Kernenergie keine Auswirkungen auf die weltweiten CO2-Emissionen, mal unberücksichtigt, dass mit dem Bau dieser Flotte erhebliche Aufwendungen an Mensch und Material und daraus folgender Zerstörung von Natur verbunden ist. Sie sehen also, diese Technologie kann gar nichts sauber und schon gar nicht nachhaltig sein.
            Und zu Ihrem zweiten Einwand: Schauen Sie mal nach China, die über 70 Prozent ihres Stromes aus Kohlekraft gewinnen, das ja Marktführer bei der Herstellung von Photovoltaik-Panelen ist.

    • 100 %, davon gehe ich fest aus.

      Würde ich kleinlich sein, würde ich sagen, dass Fusionskraftwerke funktionieren sieht man, wenn man tagsüber (oder auch nachts) in den Himmel blickt, aber ich vermute mal, Sie beziehen sich auch irdische Gefilde… 😉

      • Na die Physik von Bethe zur stellaren Energiefreisetzung bekämen wir dann schon noch hin 😉
        Ich meinte schon irdische Gefilde, ja. Also heisst, Ding steht, produziert dauerhaft mehr als es verbraucht.

        • OK, dachte ich mir 😉

          Ich bin Optimist und vor allem vor dem Hintergrund, dass momentan mehrere Ansätze zur Nutzbarmachung der Fusion verfolgt werden, bin ich fest davon überzeugt, dass die Antwort auf Ihre Frage lautet: 100 %

  3. ITER als der bekannte Weg zur Fusion ist ein kurzer Weg im Raum (der Ideen) , aber ein langer Weg in der Zeit. ITER zeigt exemplarisch, dass man in einem sich schnell entwickelnden Gebiet wie der Hochenergie- und Plasmaphysik keine Projekte starten sollte, die länger als 15 Jahre dauern und die bei Fertigstellung bereits technisch überholt sind.
    Es gibt viele und recht unterschiedliche Wege zur kommerziellen Kernfusion und nicht einmal heute kann man sagen, welcher der beste ist. Es eröffnen sich auch immer wieder neue Möglichkeiten. Mit 30 Petawatt-Lasern könnte beispielsweise die neutronenlose Bor-Wasserstofffusion (HB11) realisiert werden (über das kurzfristige Erzeugen ultrastarker Magnetfelder und ausgelösten Beschleunigungen von mehreren tausend Kilometern pro Sekunde im Target (während 1 ns)) wie der arxiv-Artikel Picosecond-petawatt laser-block ignition for avalanche fusion of boron by ultrahigh acceleration and ultrahigh magnetic fields zeigt.

    Ich bin überzeugt: Wenn die Fusionsforschung einmal wirklich fündig geworden ist, wird es weniger als 10 Jahre bis zum ersten Reaktor dauern. Bis heute ist sie aber noch nicht fündig geworden.

    • > Es gibt viele und recht unterschiedliche Wege zur kommerziellen Kernfusion

      Ganz genau, da hat sich in den letzten 5 – 10 Jahren unheimlich viel getan. Wie jüngst im Spiegel (offline Version) berichtet, gibt es mittlerweile ein paar mehrere Millionen schwere Unternehmen – ja, Unternehmen, nicht staatlich geförderte Forschungseinrichtungen – die sich mit der Kernfusion beschäftigen.

  4. Fusions- und Kernspaltungsanlagen können ohne jede CO2-Produktion Energie erzeugen, wenn der Bau und Betrieb der Anlagen selbst kein CO2 erzeugt. Schon heute sind die CO2- Emmissionen von Kernkraftwerken sehr tief, selbst wenn man den Uranberbau miteinbezieht, denn ein AKW benötigt 1000 Mal weniger Uran als ein Kohlekraftwerk Kohle, womit auch weniger Minenarbeit ( ( eine CO2-Quelle) nötig ist. Wichtig: Mit ein paar tausend Kernkraftwerken kann der gesamte Strombedarf der Welt gedeckt werden, während es Millionen von Windturbinen dazu bräuchte. Der Wissenschaftsberater von Obama John Holdren hat dazu kürzlich den folgenden Vortrag gehalten:
    John Holdren on Nuclear Energy’s Importance as Ultra-Low Carbon Power Source: White House Summit on Nuclear Energy

  5. Hi zusammen,

    was hier noch gar nicht angeklungen ist, ist die Frage, ob wir überhaupt an Kernkräften herumfummeln sollten.

    Es ist ein Unterschied ob man sich die von der Atomhülle ausgehenden Kräfte zunutze macht, die in unserem Alltag wirken, oder die in Atomkernen. Die Frage ist doch, können wir diese wirklich kontrollieren, oder spielen wir da mit dem Höllenfeuer.

    Wissenschaftler darf man da wohl nicht fragen. Deren Skrupel waren noch nie groß genug, mal auf was Machbares zu verzichten, selbst wenn die innere Stimme sagt: laß es. Bleib bescheiden. Ist klüger !

    Muß der Drang nach Erkennis immer positiv sein, oder hat der Drang nach Erkenntnis auch eine negative Seite ? Wie alles Menschliche ?

    Also meine Begeisterung für diesen Fusionierungsfortschritt hält sich in Grenzen. Ist eine harte Technik, sanfte sind mir gefühlsmäßig lieber.

    Grüsse
    Fossilium

    • “Wissenschaftler darf man da wohl nicht fragen. Deren Skrupel waren noch nie groß genug, mal auf was Machbares zu verzichten, selbst wenn die innere Stimme sagt: laß es. Bleib bescheiden. Ist klüger !”

      Woher dieses düstere Bild von Wissenschaftlern? Anlässlich des hundertsten Geburtstag der allgemeinen Relativitätstheorie lohnt sich in diesem Zusammenhang immer die Lektüre Einsteins “Glaubensbekenntnisses”, nachzulesen hier:

      https://www.lmz-bw.de/fileadmin/user_upload/Medienbildung_MCO/fileadmin/bibliothek/einstein_glaubensbekenntnis/einstein_glaubensbekenntnis.pdf

      Oder (noch eindrucksvoller) nachzuhören hier:

      https://www.youtube.com/watch?v=AMjPYKI1SA8

    • Nein mit Chemie und Biologie allein kann man mehr Schaden anrichten als mit Atomkern-Manipulationen. Dies zu “Es ist ein Unterschied ob man sich die von der Atomhülle ausgehenden Kräfte zunutze macht, die in unserem Alltag wirken, oder die in Atomkernen. Die Frage ist doch, können wir diese wirklich kontrollieren, oder spielen wir da mit dem Höllenfeuer.”
      Mit biologisch/chemischen Manipulationen kann man beispielsweise Viren erzeugen, die die ganze Menschheit dahinraffen. Mit einem Atomkrieg könnten man das im Extremfall auch. Nur dass heute Atomwaffen (noch) in der Hand von Regierungen sind während schon in ein paar Jahren ein pensionierter Biochemiker in seinem Heimlabor einen tödlichen Virus (nennen wir ihn T-Virus) herstellen und ihn auf die Menschheit loslassen kann. Das wird früher oder später auch passieren.

    • Kernfusionsreaktionen kommen immer von allein zum Erlöschen: Kettenreaktionen wie bei Reaktoren, die die Kernspaltung ausnutzen kann es nicht geben. Zudem entseht bei der Kernfusion kein langlebiger radioaktiver Abfall, sondern nur gerade Tritium mit einer Halbwertszeit von 12.23 Jahren, so dass nach 100 Jahren nur noch 1/16 der ursprünglich erzeugten Menge vorhanden ist.
      Die Kernfusion verspricht also eine in mehrfacher Hinsicht Saubere Energie zu sein: Sie braucht nur wenig Ausgangsstoffe und damit nur wenig Rohstoff-Förderstätten, sie erzeugt sauberen Strom und der radioaktive Abfall, der entsteht, verwandelt sich in wenigen Jahrzehnten in ganz normalen Wasserstoff wie er auch in Wasser vorkommt.
      Die Kernfusion verspricht auch eine unerschöpfliche Energiequelle zu sein und ist damit quasi die Verkörperung der ultimativen Nachhaltigkeit.

      • @ Martin Holzherr

        “Tritium mit einer Halbwertszeit von 12.23 Jahren, so dass nach 100 Jahren nur noch 1/16 der ursprünglich erzeugten Menge vorhanden ist.”

        2 mal 8 ist 16 (wie auch 2 hoch 4); aber 2 hoch 8 ist 256. Was möchte ich damit sagen?

        “…, so dass nach [50] Jahren noch 1/16 der ursprünglichen Menge vorhanden ist.”

        Wollten Sie das sagen?

        • @Joker: nach 12.2 Jahren 1/2, nach 24.4 Jahren 1/4, nach 48.8 Jahren 1/8, nach 97.6 Jahren 1/16 der ursprünglichen Menge

        • @Joker: Sie haben natürlich recht. Das war ein Aussetzer von mir.
          Richtig wäre: nach nach 12.2 Jahren 1/2, nach 24.4 Jahren 1/4, nach 36.6 Jahren 1/8, nach 48.8 Jahren 1/16 der ursprünglichen Menge

          Habe gestern zuwenig geschlafen.

          • Sie sprechen hier einen der wesentlichen Vorzüge der Fusionstechnologie gegenüber den Kernspaltungskraftwerken an: es bedarf keiner “Endlagerung”, die Wandmaterialien müssen lediglich 100 Jahre (oder weniger) zwischengelagert werden und können wieder bedenkenlos dem Rohstoffkreislauf zugeführt werden.

            Zudem denke ich auch, dass die Abgrenzung zwischen “Atomhüllen-Effekten” und “Atomkern-Effekten” etwas merkwürdig anmutet wenn man wie @fossilum auf den möglichen Schaden anspricht, den man anrichten kann.

  6. “Genau das aber wurde in einem Gutachten Anfang letzten Jahres kritisiert, Entscheidungsprozesse seien oft von zu akademischer Natur, es würde zu viel diskutiert werden und es würde in der Folge dann zu lange dauern bis eine Entscheidung getroffen wird. Das kann man Wissenschaftler nun nicht wirklich vorwerfen, dass sie sich eben wie Wissenschaftler verhalten. Von daher war eine der Empfehlungen dieses Gutachtens, die Iter-Organisation in Richtung einer Projektorientierten Organisation umzustrukturieren.”

    Nun, vorwerfen kann man es den Wissenschaftlern nicht, aber ansprechen und diskutieren muss man es. Gerade bei großen Projekten ist der Blick über den Tellerrand der Natuwissenschaft hin zum Projektmanagement (man könnte auch sagen: Der Blick vom Balkon des Elfenbeinturms) notwendig, wenn man Ergebnisse vorweisen möchte. Unabhängigkeit und Freiheit der Forschung ist ein wichtiges Prinzip, dennoch bedarf es gewisser Leitplanken. Sonst können wir bald die “Fusionskonstante” tatsächlich in die Lehrpläne aufnehmen.

    • Das ITER-Projekt hätte meiner Ansicht nach erst gestartet werden sollen, nachdem technisch alles entschieden war. Während die Anlage schon im Bau ist noch darüber diskutieren ob die First Wall (welche das Plasma enthält und am meisten Strahlung ausgesetzt ist) aus Wolfram oder einem anderen Material bestehen soll, ist falsch. Solange das nicht entschieden ist, soll gar nicht gebaut werden.
      Der Bau hätte erst dann beginnen sollen, als die Pläne so detailiert und so fixiert waren, dass die ITER-Anlage in 5 bis 10 Jahren fertigzustellen war.

      • @Martin: Klar wäre es eventuell besser gewesen, wenn man erst einen vollständigen Plan gehabt hätte. Aber zum einen wäre der Baubeginn dann später gewesen und zum anderen muss man wissen, dass die Idee Iter bereits am 21. November 1985 geboren wurde: Gorbatschow und Reagan einigten sich damals auf ein entsprechendes Abkommen. Eine solche politische Entscheidung/Wille wird dann von der Wissenschaft genutzt und umgesetzt.

    • @Max Sie haben völlig recht, ich wollte hier nicht missverstanden werden: Natürlich bedarf es bei einem solchen Projekt “gewisser Leitplanken”. Ich wollte nur darauf hinaus, dass die Leitplanken bisher eben recht weit gefasst waren (und dann die Straßen auch in ihrer vollen Breite genutzt wurde).

  7. Hallo Herr Holzherr,

    Kernfusionsreaktionen kommen immer von allein zum Erlöschen:

    Na, Na, denken Sie mal an die Wasserstofffusionsbombe. Bei den ersten Experimenten mit Kernfusion war das Gegenteil der Fall.

    Es geht hier auch nicht um Mißbrauch von Erkenntnissen und Techniken, die kann man nie ausschließen.

    Es geht mir um die Frage, ob hier die Grenzen der Physik unbeachtet bleiben.

    Jedes Behältnis, jede begrenzende Struktur übt Kräfte nur über die Atomhülle aus – damit sollen dann die gigantischen losgelassenen Kräfte von Atomkernen in Schach gehalten werden. Das macht mir ein Problem. Ich weiß, dass man einen flüssigen Schmelztiegel nicht mit ein paar Pappbehältern zusammenhalten kann. Das geht physikalisch nicht.

    Kann ja sein, dass das mit geeigneter Innenbeschichtung, und wenn man Abstand hält, doch geht, aber wohl ist mir nicht dabei. Die Frage ist also ob wir hier Grenzen, die die Physik, die Naturgesetze uns setzen, nicht überschreiten wollen.

    Damit verbunden ist natürlich die Frage, wer dann welche Verantwortung übernimmt.

    Dass wir bei der Energiefrage unter Handlungszwang stehen sehe ich auch. Aber dass, nachdem
    jahrzehntelang die Fusionsforschungnauf der Stelle getreten ist, nun euphorisch von 100 prozentigem Erfolg in ein paar Jahren die Rede ist, macht mich sehr mißtrauisch.

    Wie gesagt: es geht hier nicht um die Entwicklung eines physikalischen Modells, wie der ART, sondern um die Entfesselung von Kräften in einer Apparatur. Das ist doch was ganz anderes.

    Grüße Fossilium

    • Nein, die Physik kennt keine Grenzen, die nicht Grenzen der von ihr beschriebenen Natur sind.

      Wenn man nach der Gefahr von Technologien für den Menschen und insbesondere die Menschheit spricht, dann macht es einen grossen Unterschied aus ob die Gefahr nur lokal wirkt oder ob sie auf andere Gebiete übergreifen kann. Die grösste Gefahr für die Menschheit sind deshalb alle infektiösen Prozesse. Sowohl natürliche Invektionen durch Viren, Pilize, Parasiten als auch geistige Infektionen durch Ideologien, Relgionen etc. Alles andere ist weit weniger gefährlich.

    • Liebe/Lieber fossilium,
      hier liegt eventuell ein kleines Missverständnis vor: In einem Kernfusionsexperiment im Stile von Iter ist das Plasma so instabil, dass Sie dort nur einmal reinpusten müssen und es ist wieder aus: die Angabe der hohen Temperatur mag hier verwirren, es herrscht ein extremer Unterdruck im Gefäß, so dass nur sehr wenige Teilchen pro Volumen diese hohen Geschwindigkeiten (= hohe Temperatur) haben. In aktuellen Experimenten lässt man entsprechend einfach etwas Gas rein und das Plasma ist aus, falls mal ein paar Parameter nicht so sein sollten, wie man es erwartet hat.

      Nehmen Sie als Beispiel die Energiesparlampe: Die Temperatur der Elektronen kann bis zu 10000 Grad betragen. Es sind aber nur relativ wenige Elektronen, da der Ionisierungsgrad nicht so hoch ist und Sie können die Lampe problemlos von außen anfassen. (Nur um zu veranschaulichen, dass der Begriff der Temperatur manchmal irreführend sein kann).

      Die Wasserstoffbombe hat ja zudem als Zündung eine Atombombe, welche die Materie in sehr kurzer Zeit auf extreme Dichten komprimiert um die Fusion zu erzeugen, dieses Konzept entspricht nicht dem was in Iter (oder auch Wendelstein W7-X) untersucht wird.

  8. Hallo Herr Holzherr,

    Nein, die Physik kennt keine Grenzen, die nicht Grenzen der von ihr beschriebenen Natur sind

    Die Natur zeigt uns doch die Grenzen der Machbarkeit. Wenn zwei Kerne verschmelzen und dabei Energie im MeV-Bereich frei wird, dann muß ich, wenn ich die Reaktion kontrollieren will, auch Energie im MeV Bereich abführen. Ich kann nicht mit ein paar Atomhüllen gegenhalten, die stabil Energie nur im eV-Bereich aufnehmen. Ich brauche für jede einzelne Kernreaktion im Prinzip Tausend stabile Hüllen, die reagieren. Woher nehmen – das ist doch das Problem – das ist ein physikalisches Problem.

    Warum hat die Entwicklung der Fusionsreaktoren denn so lange gedauert und ist nicht vom Fleck gekommen ? Weil man unter anderem nicht wußte, wo man dann so viele geeignete stabile Atomhüllen zur Energieabfuhr hernehmen sollte – vereinfacht auf den Punkt gebracht.

    Das ist auch das Problem der kommerziellen Kernreaktoren im Havariefall. Man braucht riesige Massen an energieaufnehmendem Material, um entfesselte Energie abzuführen. Das ist eben kein technisches Problem, sondern die Natur setzt hier eine Grenze: wegen Platzbedarf und Massenträgheit kann ich nicht jeden reagierenden Kern zum Zeitpunkt der Reaktion mit 1000 Atomen umhüllen, die die Reaktionsenergie aufnehmen, und dann schnell wegtragen. Ich muss hoffen, dass es zu irgendeinem komplexen Gemengelage kommt, bei dem mir die Energieabfuhr über die Oberfläche irgendwie gelingt. Das komplexe Gemengelage muß ich dann sich selbst überlassen. Deswegen gibt es eine Kernschmelze, die nicht unterbrochen werden kann. Wie gesagt: Sie stehen da nicht vor einem technologischen, sondern vor einem physikalischen Problem.

    Sie sagen: haben wir alles unter Kontrolle ! Das ist so üblich bei Fragen zur Kernenergie.
    Scheint mit etwas wenig zu sein.

    Dass woanders auch Risiken bestehen habe ich nicht bestritten, das hat mit dem Problem aber nichts zu tun.

    Grüße Fossilium

    • Fusionsenergie erzeugt (heute) letztlich Wärmeenergie. Heute Kernkraftwerke sind also thermische Kraftwerke wie es auch Kohle- oder Gaskrafwerke sind. Dies zu ihren obigen Überlegungen. Wenn Kernkraftwerke auf kleinem Raum sehr viel Energie erzeugen ist das nur von Vorteil. Noch besser wären Hochtemperaturkraftwerke, denn damit steigt der Wirkungsgrad.

      Alles andere was sie oben schreiben mit ihren Atomhüllen die etwas abführen müssen ist nur Geschwurbel.

  9. Hallo Alf,

    Iter und Wendelstein wurden gebaut, um ein kleines Plasma zu erzeugen, an dem man herummessen kann, wie es sich unter Fusionsbedingungen verhalten könnte.

    Ich spreche von Kraftwerken im Gigawatt-Bereich. Da werden 1000 kW Wärmeleistung auf kleinstem Raum erzeugt – keine kleinen Glühwürmchen in einem Glaskolben. Man hat auch nicht vor, Theorien und Modelle zur Erklärung der Natur zu gewinnen, und irgendwann eine Anwendung zu finden, sondern es muß Energie produziert werden.

    Dafür wird das Ganze gemacht. Man muss da vielleicht auch nicht alles verstehen – Hauptsache es klappt. Ich meine, daß das mit Atomhüllen funktioniert, aber mit Kernen so zu arbeiten – das scheint mir gefährlich zu sein.

    Grüße Fossilium

    • Die Fusionsleistung bei Iter soll in der Hauptbetriebsphase 500 MW betragen, das ist von einem Prototypen für ein kommerzielles Kraftwerk (“DEMO”) mit einer Fusionsleistung von bis zu 4 GW nicht so weit weg.

      In Iter erlaubt man einen maximalen Wärmefluss von 10 MW/m^2 auf spezielle Wandkomponenten (“Divertor”), Für DEMO wird man versuchen, dieses um ca. einen Faktor 2 zu erhöhen (Gegenstand aktueller Forschung und kann sich daher auch noch ändern).

  10. Bei Reaktionen im MeV Bereich brauche ich 1 000 000 Hüllen, ist ja noch Kilo dazwischen.
    Sorry, bin überarbeitet.
    Grüße Fossilum

  11. Ist Fusion die ultimative Energiequelle?
    Ja. nur mit Fusion kann ein Westler mit 1 Gramm Brennstoff Strom für ein Jahr erzeugen und das ohne dass problematischer Abfall entsteht. Nur mit Fusionsenergie oder allenfalls Fissionsenergie werden Menschen auf dem Pluto eine Kolonie errichten können oder in der Lage sein Jahrzehnte auf einem interstellaren Flug unterwegs zu sein.

    Welche Brennstoffe eignen sich für Fusionskraftwerke
    Nur leichtgewichte Elemente kommen als Fusionsbrennstoff in Frage, denn nur sie liefern beim Verschmelzen Energie. In der Tabelle der Elemente müssen wir also nur die Elemente ganz oben im Periodensystems (zu Beginn also), in Betracht ziehen. Das sind Wasserstoff, Helium, Lithium, Beryllium und Bor. Die Verschmelzung der beiden Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium, die sogenannte DT-Fusion ist am einfachsten zu bewerstelligen. Die DT-Fusion liefert viel Energie vor allem in Form von Neutronen. Der 10 Mal so grosse Neutronenfluss in einem Fusionsreaktor verglichen mit einem heutigen Atomkraftwerk ist aber ein Problem. Die Wände, die davon getroffen werden verspröden sehr schnell und werden sogar radioaktiv, so dass sie für dutzende Jahre gelagert werden müssen bis diese Radioaktivität abgeklungen ist. Die wirklich ultimiative Fusionsquelle hat dieses Problem nicht: Es ist die Fusion des Borisotops Bor 11 mit Wasserstoff. Die HB11-Fusion.Sie erzeugt Alphapartikel anstatt Neutronen und diese Alphapartikel werden schon von einem Blatt Papier abgebremst und sind somit für den Menschen und das Reaktorgefäss ungefährlich. Das ist auch der Grund warum ambitionierte Fusionsprojekte (zb. TriAlpha,LPP-Fusion ) die HB11-Fusion anstreben. Allerdings ist es äusserst schwierig die für die HB11-Fusion nötigen Fusionsbedingungen zu erzeugen. Es würde an ein Wunder grenzen wenn die HB11-Fusion noch in diesem Jahrhundert realisiert werden könnte.

    • als Ergänzung vielleicht noch, dass es noch eine Reihe weiterer neutronenlose Fusionsprozesse gibt, prominent sind noch die in denen He3 involviert ist, zum Beispiel
      D + He3 → He + 1p + 18.3 MeV

      Die freigesetzte Energie aus 1 Gramm Fusionsbrennstoff entspricht der Verbrennungswärme von 11 Tonnen Kohle, was nicht nur für einen Westler (erst hatte ich Wrestler gelesen und mich doch etwas gewundert 😉 ), sondern ungefähr für eine 4-köpfige Familie (nach westlichen Standards) reicht.

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