Was ist dran an der Laserfusion?
Kurz gefasst
Die Entwicklung der Laserfusion hatte in den USA nur einen militärischen Hintergrund. Nach der Einstellung der unterirdischen Atomwaffentests sollte ein Versuchsprogramm einen Ersatz bieten, die Funktionsfähigkeit des Atomwaffenarsenals zu garantieren.
Ausführliche Antwort
Dieses Programm hatte den Namen „Science Based Stockpile Stewardship Program
Grundlagen
Ein großer Nachteil der Kernfusion mit magnetischem Einschluss ist, dass das Plasma über einen längeren Zeitraum stabil gehalten werden muss. Insofern ist der Grundgedanke der Laserfusion bestechend: Man zündet das Plasma immer wieder in kleinen Portionen, ohne sich um die langfristige Stabilität des Plasmas kümmern zu müssen.
Nähers zu den Grundlagen findet man zum Beispiel in ➚ Wikipedia . Dort werden die Phasen der Trägheitsfusion wie folgt erläutert:
Erklärung aus ➚ Wikipedia:
- Laser- oder Röntgenstrahlung heizt das nur mm-große Fusionstarget auf der Oberfläche als Plasma auf.
- Der Fusionsbrennstoff wird durch den nach innen gerichteten Implosionsdruck der äußeren Schicht komprimiert.
- Der Brennstoff erreicht die zum Zünden nötige hohe Dichte und Temperatur.
- Kernfusionsprozesse finden statt und die dabei entstehenden Neutronen und Heliumatomkerne setzen ein Vielfaches der eingesetzten Energie frei.
Anm.: Blaue Pfeile stehen für nach innen gerichtete Strahlungsprozesse, orange für nach außen gerichtete; violette stellen die zur Kompression dienende thermische Energie (Schockwelle) dar
Die Firma „General Atomics“ hat Bilder aus ihrer Produktionspalette für Fusions-Targets bzw. Pellets veröffentlicht.
Über die „Energy Encyclopedia“ erfährt man mehr über den inneren Aufbau der Pellets.
Sind genügend starke Laser vorhanden, kann gezündet werden.
Wenn man die entsprechenden Bilder sieht, wird nachvollziehbar, warum Rosner einschätzt:„Magnetische und Trägheitsfusion machen großen Spaß und sind fantastische Wissenschaft.“ Und dennoch kommt er zu dem Schluss: Die Trägheitsfusion wird nie als Energiequelle nutzbar sein
Grenzen des Verfahrens
Versuchen wir nachzuvollziehen, weshalb Rosner behauptet, dass man zehnmal in der Sekunde solch eine laserinduzierte Fusion zünden müsste
- Es wird geschätzt, dass sich 0,5 mg D-T-Gemisch in solch einer Kugel befinden.
- Bei 100 % Fusionsumsatz würde das eine Energiefreisetzung von 170 MJ bedeuten.
(Energieinhalt von D-T≈3,4×1011 J/g). - Gemessen wurden jedoch nur rund 3 MJ (NIF-Ergebnis: 3,15 MJ). Das bedeutet, der reale Abbrandgrad liegt wahrscheinlich bei ca. 2 %.
- Wie viele Pellets sind für 1 GW elektrisch notwendig?
- Bei einem thermischen Wirkungsgrad von geschätzt 0,4 benötigt man ca. 2,5 GW(th)
- Das bedeutet, pro Tag werden ca. 2,16×1014 J thermische Energie benötigt.
- Umgerechnet entspricht dies rund 1,2 Millionen solcher Pellets bei 100 % Abbrand oder dem 50‑fachen, also etwa 60 Millionen Pellets, bei 2 % Abbrand.
- Wenn es zwischen 1,2 Millionen Pellets und 50 Millionen Pellets sind, was bedeutet das pro Sekunde?
- Man müsste – je nach erreichbarem Abbrandgrad – zwischen etwa 14 und 580 Pellets pro Sekunde zünden.
- Und von den 1 GW elektrischer Leistung, die man so erzeugt, müsste man den Eigenbedarf für Laser, Pumpen etc. noch abziehen.
Was außerdem noch offen ist
- Die Pellets müssten in der gleichen Frequenz hergestellt werden, in der sie abgebrannt werden.
- Rosner berichtete 2022 von Kosten je Pellet von 100.000 US‑Dollar
(1) . - Es gibt keine belastbaren Aussagen darüber, wie man
- die Pellets fehlerfrei in das System einbringen und dort präzise positionieren will,
- die Wärmeabfuhr realisieren will,
- die Tritium-Selbstversorgung sicherstellt,
- das unverbrannte und das neu gebildete Tritium aus dem System holt, um es wieder im Kreislauf in die Pellets zu verpacken (geschlossener Brennstoffkreislauf!),
- und wie viel Tritium entlang der gesamten Prozesskette verloren gehen kann.
- Ebenso fehlen Aussagen dazu, wie die umgebenden Anlagen und Strukturen den extremen Bedingungen von Druck, Temperatur und Neutronenstrahlung standhalten sollen. Aus all dem würden sich dann auch die Wartungsintervalle und die Verfügbarkeit einer solchen Anlage ergeben.
Die Grenzen heutiger Laser
- Die 2 MJ bezogen sich nur auf den Anteil der Laserenergie, der tatsächlich in das Target eingekoppelt wird. Hinzu kommen noch rund 300 MJ für den Betrieb der Laseranlagen. ➚ (Was steckt hinter dem aktuellen Durchbruch bei der Kernfusion?)
- Im Jahr 2022 konnte man den Lasern nur etwa einen Schuss pro Tag zumuten.
Die Entwicklung besserer Laser wird deshalb wahrscheinlich nicht der letztlich limitierende Faktor sein. Die Trägheitsfusion zur Energieerzeugung scheitert nach heutigem Stand eher an den genannten systemischen und technischen Rahmenbedingungen.
Weiterführende Beiträge
- Setzt Hessen mit der laserinduzierten Trägheitsfusion auf das bessere Konzept?
- Warum ist es unwahrscheinlich, dass die laserinduzierte Kernfusion in absehbarer Zeit zur Stromerzeugung genutzt wird?
- Warum sollte man die Trägheitsfusion in Deutschland NICHT weiter verfolgen?
- Hier ist etwas faul an der „p-Bor-Fusion“!
- Was sind die Schwachstellen im Aktionsprogramm Kernfusion der Bundesregierung?
Literatur
- Mecklin J.: "The Energy Department’s fusion breakthrough: It’s not really about generating electricity" Bulletin of the Atomic Scientists (16.12.2022)
➚ Quelle im Internet zuletzt abgerufen am 12.11.2025 - Drollette D.J.: “Ferreting out the truth about fusion Interview with Bob [=Robert] Rosner" Bulletin of the Atomic Scientists (12.11.2024)
➚ Quelle im Internet zuletzt abgerufen am 12.11.2025