Hintergrund: ITER, die Kernfusion, ihre Voraussetzungen und die Radioaktivität

dpa

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Hamburg (dpa) - Der internationale Testreaktor ITER soll die erste Kernfusionsanlage im Kraftwerkmaßstab werden und als erste überhaupt netto Energie produzieren. Das Wort ITER steht für International Thermonuclear Experimental Reactor (Internationaler Thermonuklearer Experimenteller Reaktor) und bedeutet lateinisch "Der Weg" - der Testreaktor soll den Weg für die industrielle Energiegewinnung aus der Kernfusion ebnen. Bereits 1991 war es am europäischen Forschungsreaktor JET bei Oxford erstmals gelungen, die in einem Fusionskraftwerk vorgesehene Reaktion in Gang zu setzen - allerdings musste noch mehr Energie hineingesteckt werden als herauskam.

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Für die KERNFUSION in einem Kraftwerk wird das leichteste chemische Element, Wasserstoff, zu Helium verschmolzen. So gewinnt auch unsere Sonne den größten Teil ihrer Energie. Der Wasserstoff- Atomkern besteht normalerweise aus einem einzigen Teilchen, dem Proton. Fusionsreaktoren arbeiten mit den Wasserstoffvarianten (Isotopen) Deuterium, das ein zusätzliches Neutron enthält, und Tritium mit zwei zusätzlichen Neutronen. Bei sehr hoher Temperatur und ausreichender Dichte können sich die beiden Wasserstoffsorten so nahe kommen, dass sie sich vereinigen. Dabei entsteht ein Heliumkern, der aus je zwei Protonen und Neutronen aufgebaut ist.

Ein Neutron bleibt bei dieser Reaktion übrig, verlässt wegen seiner elektrischen Neutralität den magnetischen Käfig, der die Atomkerne im Reaktor bändigt, und wird in der Reaktorwand gebremst. Dort gibt es seine Energie in Form von Wärme ab. Mit der Energie der Fusionsneutronen wird ein Kühlmittel erhitzt und zur Stromerzeugung durch Turbinen geleitet.

DIE BEDINGUNGEN FÜR EINE KERNFUSION sind extrem: Der eigentliche Brennstoff muss auf rund 100 Millionen Grad Celsius erhitzt und dabei berührungslos in der Brennkammer eingeschlossen werden. Würde dieses heiße so genannte Plasma die Reaktorinnenwände berühren, würde es sofort abkühlen und eine Fusion unmöglich machen. Da die Wasserstoffteilchen bei solch hohen Temperaturen elektrisch leitend sind, benutzen die Fusionsforscher extrem starke Magnetfelder, um das Plasma einzuschließen. Gleichzeitig müssen sie für eine hohe Wärmeisolation sorgen und mit der richtigen Magnetfeld-Anordnung den Brennstoff ausreichend verdichten, um das künstliche Sonnenfeuer zu entzünden. Schließlich müssen noch Verunreinigungen, die zwangsläufig während des Betriebs entstehen, fortlaufend aus dem heißen Plasma entfernt werden.

Bei einem Fusionskraftwerk entsteht eine vergleichsweise geringe Menge an RADIOAKTIVITÄT. Die in der Kernverschmelzung frei werdenden Neutronen erzeugen radioaktive Elemente, wenn sie auf die Reaktorwand treffen. Das strahlende Reaktorgefäß muss daher nach Betriebsende entsorgt werden. In 100 Jahren sinkt dessen Radioaktivität nach Angaben des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) auf ein Zehntausendstel des Anfangswerts.