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In den USA wird ein vielversprechendes Kernfusions-Projekt finanziert. Die im Verlgeich zu den Milliardenteuren Grossprojekten wie ITER und HIPER vergleichsweise geringen 10 Millionen US$ sind wohl gut investiert.
Ich habe die Polywellfusion bereits in einem anderen Artikel zur Kernfusion kurz angeschnitten. Das Prinzip ist schnell erklärt: Magnete werden (in einem Vakuum) derart geschickt um eine zentrale Elektronenwolke gruppiert, dass sie diese auf einen kleinen Bereich im Zentrum „eindämmen“ – wenn Elektronen entkommen sollten, folgen sie automatisch den Magnetfeldlinien zurück ins Innere der Maschine. Diese Elektronenwolke hat nur einen Zweck: ein gewaltiges negatives (elektrisches) Potential aufbauen: positiv geladene Ionen, die in die Maschine eingeschossen werden, werden von der Elektronenwolke stark angezogen und beschleunigen entsprechend. Sie durchqueren die Elektronenwolke, kehren auf der anderen Seite wieder um (sie werden immer noch angezogen…) und fliegen so viele tausend Mal pro Sekunde durch die Wolke. Je mehr Ionen vorhanden sind, desto grösser ist die Wahrscheinlichkeit, dass einige von ihnen beim Durchqueren der Elektronenwolke kollidieren und fusionieren: Kernfusion findet statt. Das ist keine grosse Hexerei: in wesentlich einfacher gebauten, „verwandten“ Geräten wie dem sogenannten „Farnsworth-Hirsch“-Fusor konnten schon in den 50er Jahren des 20. Jahrhunderts Fusionsreaktionen erzeugt werden. Auch mit dem Polywell-Experimentalreaktor sind Kernfusionen möglich, rund eine halbe Milliarde Deuterium-Atome, so hat ein Experiment mit dem Experimentalreaktor „WB-6“ („Whiffelball 6“, eine Anspielung auf die Form des eingeschlossenen Magnetfeldes, das in einigen Visualisierungen wie eine Unihockeykugel aussieht) bereits im Sommer 2007 ergeben, verschmelzen darin pro Sekunde.
Das ist noch nicht genug, um damit Strom zu produzieren. Aber die Theorie, mit der sich ein Polywellfusionsreaktor beschreiben lässt, besagt, dass die produzierte Leistung praktisch mit der siebten Potenz des Durchmessers wächst – vergrössert man die Maschine von heute rund 30 cm auf 3 m, hat man einen funktionierenden Fusionsreaktor, der mehr Energie produziert, als er verbraucht.
Hinter dem Projekt steckt niemand geringeres als der amerikanische Physiker und Ingenieur Robert W. Bussard, der vielen Science-Fiction-Fans wegen seiner Erfindung des „Bussard-Antriebs“ (dabei wird vor einem Raumschiff ein riesiges Magnetfeld aufgespannt, mit dem es den interstellaren Wasserstoff einsammelt und zur Befeuerung seines Fusionsantriebs nutzt – also eine Art „Düse“ für den Interstellaren Raum) ein Begriff. Bussard ist letzten Sommer gestorben, doch das Polywellprojekt, an dem er fast bis zum letzten seiner Tage gearbeitet hat, wird nun von anderen Physikern und Ingenieuren seiner „Energy Matter Conversion Corporation“ (EMC2, eine Anspielung auf Einsteins berühmteste Formel…) weitergeführt. Zuletzt bekamen sie im Sommer 2008 einen kleinen finanziellen Beitrag von der US Navy, um das Experiment vom Sommer 2007 zu widerholen – dies ist offenbar geglückt, denn nun geht es in grossen Schritten vorwärts. Der bestehende Experimentalreaktor (WB-7) wurde weiter entwickelt, nun ist der nächste (WB-8) geplant – und vom übernächsten (WB-9) ist auch schon die Rede. Dies erweckt den Eindruck, dass die Finanzierer bei der Navy sehr beeindruckt sind von den (geheimgehaltenen) Resultaten der Tests mit WB-7.
Richard Nebel, der neue Chefentwickler bei EMC2, erwartet, dass er in spätestens anderthalb Jahren wissen wird, ob sich der Polywellreaktor tatsächlich für die Stromproduktion im grossen Stil eignet. Für diesen Fall ist es nun sogar denkbar, dass der Reaktor nicht nur Deuterium (oder Deuterium-Tritium wie ITER) fusionieren wird, sondern auch schwerere Elemente, zum Beispiel Wasserstoff-Bor-11. Dieser Brennstoff, auch unter „pB11“ bekannt, besteht aus einfachem Wasserstoff sowie einem Isotop des Elements Bor. Fusioniert man die beiden, entstehen drei Heliumatome, die völlig harmlos sind. Der erste grosse Vorteil dieses Brennstoffs ist aber, dass praktisch keine Neutronen entstehen. Neutronen führen dazu, dass auch ein Fusionsreaktor mit der Zeit radioaktiv verstrahlt wird – bei pB11 ist das kein Problem. Der zweite Vorteil ist, dass sich die freigesetzten Helium-Atome mit magnetischen Feldern bremsen lassen und diese dabei direkt Strom produzieren – sehr viel effizienter als beim Umweg über Dampfturbinen (wie in heutigen Atomkraftwerken oder bei ITER geplant). Ein solcher Reaktor könnte eine Effizienz von bis zu 85% haben, schätzt Nebel. Bor kommt im Meerwasser vor – jedes Land mit Meeranstoss hätte also künftig sein eigenes „Erdölfeld“ direkt vor der Haustür. Das alles klimaneutral und ohne radioaktive Abfälle.
Steht die Lösung des Energieproblems kurz bevor? In anderthalb Jahren werden wir mehr wissen.
Die etwas kümmerliche Webseite von EMC2 Zuunterst auf dieser Webseite finden sich einige sehr interessante Links.