published 13.06.2026 Bild: ChatGPT

Hydra war ein neunköpfiges Monster, das im antiken Griechenland sein Unwesen trieb. Man konnte sie nicht besiegen, denn jedem Kopf, den man ihr abschlug, wuchsen zwei neue nach. So ein Monster gibt es auch heute: Es heißt ITER und soll uns die kontrollierte Kernfusion bescheren. Mit jedem Problem, das man bei ihrem Bau löst, entstehen zwei neue.

Aus der Traum

Der bayrische Ministerpräsident versprach, dass am Standort der Kernkraftwerke Gundremmingen, die derzeit „zurückgebaut“, d.h. abgerissen werden, ein kommerzieller Fusionsreaktor entstehen soll. Ist dieses Versprechen realistisch?

 Die Entwicklung von Fusionsenergie wird ja von dem Kalauer begleitet, dass sie in 30 Jahren zur Verfügung stehen wird –  egal wann man fragt.

Fakt ist, dass derzeit ein Programm unter dem Namen „ITER“ läuft. Dieser „International Thermonuclear Experimental Reactor“ soll den „Proof of Concept“ liefern, den Nachweis, dass kontrollierte Kernfusion zur Gewinnung von Elektrizität in industriellem Umfang eingesetzt werden kann. Wird man diesen Beweis erbringen – oder beweist ITER vielleicht genau das Gegenteil?

Es gibt auf dem Gebiet der kontrollierten Kernfusion seit über 50 Jahren kontinuierlich große Anstrengungen. Man sperrte die Substanzen, die fusionieren sollen, in einen Torus, also eine im Kreis gebogene Röhre ein, und heizte den Inhalt auf gut 100 Millionen Grad auf.  Diese Experimente führten zur Erkenntnis, dass man auf dem richtigen Weg war. Man müsste alles nur noch viel größer machen, dann würde das Ziel erreicht. ITER soll diesen Erfolg nun bringen.

Ich behaupte nun, dass ist ITER genau den gegenteiligen Beweis liefert, nämlich dass solch ein riesiges System viel zu komplex wird, um jemals zu funktionieren. ITER, seit 2010 im Bau, verhält sich, wie das griechische Monster Hydra, dem für jeden abgeschlagenen Kopf zwei neue nachwuchsen. Für jedes gelöste Problem bei ITER entstehen zwei neue. So soll die Anlage jetzt beispielweise mit Magnetspulen ausgerüstet werden, die 10.000 Tonnen auf die Waage bringen (so viel wiegt der ganze Eiffelturm). Und die müssen auf ein paar Grad über absolut Null abgekühlt werden. Da gibt es dann einige „Herausforderungen“, deren Lösung zu neuen Herausforderungen führt, die bis heute noch nie gelöst wurden.

Diese fatale Situation spiegelt sich in der Planung des Projektes wieder. Die wichtigsten Zwischenergebnisse, die Meilensteine, entweichen bei jeder neuen Planungsrunde unausweichlich in die Zukunft. Hatte man zu Beginn das Resultat des Vorhabens – nämlich die kontinuierliche Realisierung von Fusion mit 500 Megawatt Energiegewinn – für das Jahr 2027 geplant, so lautet die Aussage heute: „Nicht vor 2039“.

In der Tabelle geben die Zahlen in der obersten Zeile die Jahre wieder, in denen die Schätzungen abgegeben wurden. Die weiteren Zeilen geben die geplanten Termine wieder, zu denen diese Meilensteine erreicht würden. Was die einzelnen Meilensteine 1 bis 5 bedeuten, ist aus dem folgenden Kapitel Etwas Physik“ ersichtlich.

Der erste Meilenstein, zu dem die Funktion der Anlage sichergestellt sein sollte, ist heute bereits von ursprünglich 2019 um 15 Jahre in die Zukunft gerutscht – nach 2034. Der letzte Meilenstein, also das Endziel des Projektes ITER, kann nach aktueller Planung erst nach 2039 erreicht werden. Da ist man übrigens noch weit vom funktionsfähigen Kraftwerk entfernt. Bei der Entwicklung eines Benzinmotors entspräche Meilenstein 5 der ersten Explosion eines Benzin-Luftgemisches im Labor, ausgelöst durch eine Zündkerze.

ITER ist die moderne Hydra: kaum ist ein Problem gelöst wachsen zwei neue nach. Sie sagen, auch Hydra wäre schließlich von Herkules besiegt worden. Gut, aber der war immerhin ein Halbgott. Gibt es heute so etwas? Vielleicht Elon Musk. Aber der lässt sich aus gutem Grund nicht auf Fusion ein; er fliegt lieber zum Mars – das ist einfacher.

Etwas Physik

Wenn wir uns eine kleine Sonne auf der Erde halten könnten, das wäre schön. Sie würde uns im Winter wärmen und könnte uns immer Strom liefern, so viel wir bräuchten. Und unsere CO2-Sorgen könnten wir vergessen.

In der Kernfusion werden leichte Atomkerne, etwa die Kerne von Wasserstoff, einander ganz nahe gebracht. Dann kann die anziehende „starke Wechselwirkung“ die elektrische Abstoßung überwinden und die Kerne verschmelzen. Dabei wird enorm viel Energie frei, das Millionenfache von dem, was bei der herkömmlichen Verbrennung von Wasserstoff entsteht. Damit es so weit kommt, müssen die Kerne aber sehr vehement aufeinanderprallen, dann klappt es vielleicht.

In jedem Gas prallen Atome permanent aufeinander, und zwar umso heftiger, je heißer das Gas ist. Heizen wir also auf, so weit es geht, und warten, was passiert. Bei etwa 10.000 Grad Celsius sind die Kollisionen so stark, dass die Elektronen von den Atomen abgestreift werden – wir bekommen ein atomares Striptease. Das Ergebnis ist eine sehr heiße Suppe aus nackten Atomkernen und freien Elektronen. Diese Suppe wird „Plasma“ genannt.

Jetzt müssen wir unsere freien Atomkerne nur noch dazu bringen, dass sie ihre gegenseitige elektrische Abstoßung überwinden und verschmelzen. Dazu muss die Temperatur noch einmal erhöht werden, auf etwa 150 Millionen Grad.

Wir machen uns das Leben leichter, wenn wir nicht mit alltäglichem Wasserstoff arbeiten, dessen Atomkern aus einem Proton besteht, sondern wir arbeiten mit Deuterium und Tritium. Die haben eine höhere Wahrscheinlichkeit zu verschmelzen. Deuterium und Tritium tragen im Gegensatz zur landläufigen Sorte des Wasserstoffs neben dem Proton noch ein bzw. zwei Neutronen in ihrem Kern herum.

Bei der Fusion entsteht dann ein Kern aus 2 Protonen mit 2 Neutronen – das übrig gebliebene einzelne Neutron fliegt mit mörderischer Geschwindigkeit davon. Der entstandene Atomkern ist der des Gases Helium, das wir auf der Sonne finden. Das Neutron trägt den Löwenanteil der Energie davon, die bei der Fusion frei wurde. Diese Energie können wir nutzen, um nach einigen Zwischenschritten elektrischen Strom zu erzeugen. Also her mit den 150 Millionen Grad und los geht’s.

Leider gibt es da aber ein Problem. Während wir ein Stück Metall auf den Tisch legen, Flüssigkeit in eine Schale gießen und Gas in eine Flasche pumpen können, müssen wir beim Plasma darauf achten, dass es nicht die Wandung seines Behälters berührt. Entweder würde es sich bei der Gelegenheit abkühlen oder der Behälter würde verdampfen – auf jeden Fall wäre das Plasma verloren.

Und wie funktioniert das auf der Sonne? Die besteht doch fast nur aus Plasma? Die Sonne hält das Plasma durch die eigene gigantische Schwerkraft zusammen. Wie sollen wir das auf der Erde machen?

Da gibt es nun einen Trick: Magnetismus. Die Atomkerne und Elektronen, aus denen das Plasma besteht, sind ja elektrisch geladen, und sie bewegen sich sehr schnell. Elektrische Teilchen werden in magnetischen Feldern von ihrer Flugbahn abgelenkt, und zwar immer quer zur momentanen Bewegung und quer zu den Magnetlinien. Sie können daher nur parallel zu den Magnetlinien ungestört geradeaus fliegen. Man nehme also ein Rohr, lege es längs in ein Magnetfeld, und jetzt kann das Plasma nur sehr mühsam an die Wände des Rohres driften, während es sich in Längsrichtung frei bewegen kann.

Wenn das Plasma allerdings an die Stirnflächen des Rohres stößt, dann hat die Magie ihr Ende.

Kluge Forscher aus Russland haben nun so ein Rohr zu einem Ring gebogen und die offenen Enden zusammengeschweißt. Das sah dann so aus wie ein „Donut“, in dessen Inneren statt Marmelade ein Magnetfeld zu finden ist. Sie gaben dem Gebilde den Namen Tokamak, wobei die Silbe To für „Torus“ steht, dem lateinischen Wort für Donut.

In solch einen Tokamak also füllt man etwas Gas, legt ein Magnetfeld an, heizt das Ganze auf 150 Millionen Grad und wartet auf die Kernfusion. Man hat gelernt, dass die Chancen umso besser sind, je größer man das Ding macht. Und so entschloss man sich zum Bau von ITER, dem Jumbo aller Tokamaks, der hoffentlich kein Weißer Elefant wird. Der Durchmesser seines Torus beträgt gut 12 Meter und ist eingebettet in Magnetspulen aus einer Legierung der Metalle Niob und Zinn (Nb3Sn). Zu Recht fragen Sie vielleicht, warum so kompliziert? Das Metall Kupfer hat doch auch einen recht niedrigen elektrischen Widerstand! Das mag schon sein, aber Nb3Sn hat gar keinen. Es ist ein „Supraleiter“. Da fließt der Strom, einmal angeschubst, von selbst immer weiter.

Allerdings hat das seinen Preis. Alle Supraleiter müssen auf sehr niedriger Temperatur gehalten werden, in diesem Fall sind es vier Grad über null; allerdings über absolut null, das sind auch minus 269 Grad Celsius. Viele Tonnen Material in dieser Saukälte zu halten, ist eine extreme Herausforderung für die Ingenieure, und es ist nur einer der vielen technologischen Superlative und Weltrekorde, wie sie beim Bau des ITER realisiert werden müssen.

Gemessen an Größe, Gewicht und Komplexität ist die Konstruktion dieser Maschine wohl eines der kompliziertesten Projekte, auf das sich die Menschheit je eingelassen hat, und auch eines der teuersten.

2008 starteten die Erdbewegungen für den Bau in Südfrankreich. Der Bau der Maschine sollte 10 Jahre dauern, und es war geplant, das „Erste Plasma“ im Jahr 2019 zu erzeugen (Meilenstein 1). Dieser Meilenstein würde den Nachweis bringen, dass dieser riesige Torus tatsächlich Plasma beherbergen kann, dass sich Magnetfelder, Vakuum, Ströme etc. tatsächlich so verhalten wie berechnet. Dieses erste Plasma würde mit normalem Wasserstoff erzeugt. Die folgenden Meilensterine 2, 3 und 4 dann mit Deuterium und schließlich einer Deuterium- Tritium Mischung, so wie sie für die Fusion notwendig ist (Tritium ist übrigens radioaktiv, zerfällt mit 12 Jahren Halbwertszeit und kommt in der Natur nicht vor. Das macht die Sache nicht einfacher.)

Bei Meilenstein 5 wird das Plasma dann mit 50 Megawatt aufgeheizt und soll durch Fusion die zehnfache Leistung, also 500 MW abgeben.

Wenn das erreicht ist, dann hat ITER seine Schuldigkeit getan.

Die Erfahrungen mit ITER sollen dann in eine Maschine namens „DEMO“ fließen, welche die Fusionsleistung in mindestens 500 Megawatt Elektrizität umformen soll – und das für einen Zeitraum von mehr als 400 Sekunden. Aber auch DEMO ist nur für die Demonstration und noch nicht für die routinemäßige Einspeisung ins Netz gedacht.