Commonwealth Fusion Systems: Fusionsreaktor mit 400 MW bleibt technisches Wagnis

Das US-amerikanische Fusions-Start-up Commonwealth Fusion Systems (CFS), das bereits 2 Milliarden US-Dollar eingesammelt hat, einen Teil seiner Stromerzeugung bereits verkauft hat und seit 2018 forscht, hat parallel fünf Studien(öffnet im neuen Fenster) zu seiner bisherigen Arbeit veröffentlicht. Darin finden sich zu erwartende Probleme und technische Herausforderungen, die selten so detailliert beschrieben wurden.

Allein der Energiebedarf wird enorm hoch ausfallen. Das Start-up mit engen Verbindungen zum MIT plant einen 400 Megawatt starkes Fusionskraftwerk nach dem Prinzip eines Tokamaks vergleichbar mit Iter in Südfrankreich zu errichten. Die darin stattfindende Fusion muss allerdings 1.100 Megawatt Leistung erzeugen, um zu einem kleinen Teil Verluste auszugleichen und weitere 500 Megawatt allein für den Betrieb der Anlage zur Verfügung zu stellen.

Gleichzeitig ist der Zeitplan nur einzuhalten, wenn parallel zum experimentellen Fusionsreaktor Sparc bereits am tatsächlichen Fusionskraftwerk Arc gebaut wird. Das bedeutet, dass Änderungen an der Technik an einer zumindest teilweise schon errichteten Anlagen durchgeführt werden müssten. Dann aber soll in weniger als 10 Jahren Strom aus Kernfusion erzeugt werden können.

Der Fusionsreaktor wird mit zahlreichen Instabilitäten zu kämpfen haben. Innerhalb des Plasmas werden Verwirbelungen erwartet, die wegen der Temperatur jenseits von 100 Millionen Kelvin beziehungsweise Grad Celsius schwere Schäden an den Reaktorwänden verursachen können. Die Einspritzung von Edelgasen wie Argon und Neon soll diese abmildern.

Gleichzeitig werden nicht nur dadurch Verunreinigungen in das Innere getragen und stören die Fusionsreaktion. Auch das Endprodukt der Fusion, Heliumkerne, müssen aus dem Inneren geleitet werden.

Deshalb sehen die Pläne vor, den Reaktor immer nur 15 Minuten am Stück zu betreiben und anschließend für 1 Minute herunterzufahren. Nur so ließe sich die Asche, also sämtliche Abfallprodukte, entfernen, damit die Fusion ungestört stattfinden kann.