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Sonnenfeuer auf Sparflamme

VON STEFANIE SCHRAMM

Das Weltprojekt Kernfusion stockt: Die Europäer geizen, die Asiaten liebäugeln mit der brisanten Kernkraft.

Sonnenfeuer auf Sparflamme© Michiel de Boer - iStockphoto.comNach dem Prinzip Sonne lässt sich auch auf der Erde Energie gewinnen
Bevor es ihr gelingt, die ersten Kerne zu fusionieren, könnte eine der teuersten Forschungsallianzen der Geschichte auseinanderfliegen. Ein energiehungriger Klub aus Staaten, die rund die Hälfte der Weltbevölkerung repräsentieren, will in Südfrankreich das Sonnenfeuer zähmen: Dort soll der Forschungsreaktor Iter Atomkerne verschmelzen.

Und nach 50 Jahren Grundlagenforschung endlich zeigen, dass nach dem Prinzip Sonne (aus zwei Wasserstoffkernen wird ein Heliumkern) auch auf der Erde Energie zu gewinnen ist. Dieser Menschheitstraum von unerschöpflichem, sauberem Strom müsste in Zeiten von wachsendem Energiehunger, Brennstoffknappheit, Klimawandel und Ölpest eine größere Verheißung sein denn je. Doch im französischen Cadarache ist immer noch nichts zu sehen als penibel planierter Baugrund. Eines der größten Forschungsprojekte der Welt stockt, womöglich steht es sogar auf der Kippe. Weil sich die Entwicklung als fortgesetzte Geduldsprobe entpuppt. Und auch weil das Geld nicht fließt. Jetzt wird der Koloss mal wieder teurer: 15 Milliarden Euro soll er kosten, dreimal so viel, wie ursprünglich geschätzt. Allein die EU muss nun 7,2 Milliarden aufbringen, Deutschland bis zu 1,2 Milliarden - in Zeiten umstrittener Sparpakete.

In Shanghai tagt am Mittwoch und Donnerstag dieser Woche der Iter-Rat, das Aufsichtsgremium des Projekts. Die Zukunft der Energiemaschine steht auf der Agenda. Bereits seit Ende Mai diskutieren die EU-Staaten, wie sie mehr Geld zusammenkratzen könnten. Bisher konnten sie sich noch nicht einigen, ein Vorschlag wird frühestens für die kommende Woche erwartet.

Gezähmte Sonnen - der Steckbrief des Iter

Iter heißt lateinisch »der Weg«. Der Name sagt es schon: Was da in Cadarache in Südfrankreich entstehen soll, ist nur mehr ein Wegbereiter für das Fusionsfeuer nach dem Vorbild der Sonne. Die Technik soll sich später in Kraftwerken nutzen lassen. Dazu muss es den Entwicklern gelingen, ein Wasserstoffplasma in Magnetfeldern einzuschließen und auf 200 Millionen Grad aufzuheizen. Als Brennstoff dient radioaktives Tritium, das ständig neu im Reaktormantel entsteht. Es wird aus Lithium erbrütet. Die technisch höchst anspruchsvolle Experimentalanlage Iter planen europäische, japanische, russische und USamerikanische Fusionsforscher schon seit 1988. China und Südkorea schlossen sich 2003 dem Großprojekt an. Sieben Partner sind es, seit Indien 2005 hinzustieß. Der Bau der Anlage sollte bereits 2009 beginnen. Noch liegt die Baustelle brach. Nach der vollständigen Errichtung im Jahr 2026 sollen zwanzig Jahre intensiver Forschung folgen: Wie lässt sich das Sonnenfeuer optimal bändigen? Welche Materialien halten es am besten aus? Welche taugen als Brennstofflieferanten? Bis zur Inbetriebnahme kommerzieller Fusionsreaktoren werden weit mehr als 50 Jahre vergehen. Mindestens.
Bundesforschungsministerin Annette Schavan betonte bereits öffentlich, die deutsche Regierung wolle Iter »nicht um jeden Preis«. Möglicherweise müsse am Reaktor gespart werden. »Die Kosten müssen transparent und gedeckelt werden«, fordert ihr Forschungsstaatssekretär Georg Schütte. Auch weitere europäische Staaten verweigern den Blankoscheck. Einige Mitglieder sollen sogar schon bei der EU-Kommission angefragt haben, wie teuer ein Ausstieg würde.

Zumindest ist dies ein politisches Signal: Anders als bei den Kostenexplosionen so vieler Großprojekte greift diesmal nicht die Logik eskalierenden Engagements. »Das ist eine echte Krise«, sagt Stephen Dean, Präsident der Fusion Power Associates. Die US-amerikanische Gruppe propagiert den schnellen Übergang von der Grundlagenforschung zu wettbewerbsfähigen Kraftwerken. Nun müsse man sich jedoch fragen, ob die Fusionsenergie überhaupt bezahlbar sei, meint Dean. »Das ist sicher ein schwieriger Augenblick«, findet auch Karl Lackner vom Max-Planck-Institut (MPI) für Plasmaphysik in Garching.

Als Ende der neunziger Jahre die Projektkosten schon einmal auf einen zweistelligen Milliardenbetrag geschnellt waren, wurde es den USA zu viel. 1998 stiegen sie aus Iter aus. Jahrelang warb und lockte Lackner damals. Die Amerikaner kamen erst zurück, nachdem die Kosten gestutzt worden waren und die Größe des Fusionsreaktors halbiert. »Ich glaube nicht, dass jemand aussteigt«, betont Lackner heute, fügt aber hinzu: »Iter braucht dringend ein effizienteres Management. Dann könnte die aktuelle Diskussion auch eine Chance sein.« Träge und kompliziert ist die Organisation des Mammutprojekts. Sie gilt neben gestiegenen Materialkosten (Metallpreise!) und Nachbesserungen bei den alten Reaktorentwürfen (teure Spezialspulen!) als Kostentreiber. Inzwischen beteiligen sich sieben Partner an Iter, außer den Gründungsmitgliedern USA, Europa, Japan und Russland auch China, Indien und Südkorea. Statt aber aus einem Topf eine zentrale Konstruktion zu bezahlen (wie beim Forschungszentrum Cern), entwickelt und baut jeder selbst an Reaktorteilen - um die eigene Forschung und Wirtschaft anzukurbeln und später einmal über wichtiges Know-how zu verfügen. Doppelarbeit und Abstimmungsprobleme sind programmiert.


Entnervt polterte William Brinkman, der Forschungschef des US-Energieministeriums, im Frühjahr: »Wenn ich den, der die aktuelle Managementstruktur vorgeschlagen hat, in die Finger kriege, drehe ich ihm den Hals um.« Besonders die EUBehörde Fusion for Energy steht in der Kritik. »Leider ist ihre Organisationsstruktur ziemlich schlecht«, berichtete der Chef des Iter-Rates, Jewgenij Welikow, lapidar dem russischen Ministerpräsidenten Wladimir Putin. Die EU-Kommission hat im Februar den Chef des Amts ausgetauscht, bei der Sitzung in Shanghai soll nun noch der Iter-Generaldirektor abgelöst werden. Doch Stühlerücken löst nicht die strukturellen Probleme. An der grundsätzlichen Organisation könne man jetzt nichts mehr ändern, sagt der Vize-Generaldirektor Norbert Holtkamp. Immerhin, straffen lässt sie sich. »Die Aufgaben müssten besser verteilt werden«, sagt Hartmut Zohm vom MPI für Plasmaphysik. »Man würde für ein Auto ja auch nicht jedes Rad woanders bestellen.« Karl Lackner will mehr Macht für die zentrale Iter-Organisation und möchte die Stellen mehr nach Fachkenntnis als nach Nationalproporz besetzen.

Priorität hat jetzt aber erst einmal der Streit ums Geld. Die EU-Kommission hat von den Mitgliedsstaaten bereits mehr gefordert. Diese wiederum wollen lieber das EU-Budget anzapfen. Auch ein Kredit der Europäischen Investitionsbank (wie einst für das Cern) wird erwogen. Für die Jahre 2012 und 2013 fehlen insgesamt 1,4 Milliarden Euro. Die Europäer überlegen nun, was sich am Reaktor sparen ließe: hier und da eine Komponente weglassen? Sparen durch Schrumpfen? Das ist Ende der Neunziger bereits ausgeschöpft worden. Und der MPI-Forscher Zohm betont: »Streichen kann man auch nicht mehr viel, jedes Teil wurde schon mehrfach überprüft.« Generell gilt, dass Geld sparen Zeit kostet. Und überzogen wurde der Zeitplan längst.

Ursprünglich sollte Iter 2018 voll einsatzbereit sein, jetzt wird es mindestens bis 2026 dauern. »Man könnte erst einmal mit dem bereits zugesagten Geld anfangen zu bauen und einige Komponenten später einfügen«, skizziert Dean einen möglichen Kompromiss. »Dann müssten die Politiker nicht jetzt ein höheres Budget rechtfertigen.« Das wahrscheinlichste Ergebnis ist wohl: Irgendwie wird es mit Iter weitergehen - und das noch sehr lange. Denn wenn die Maschine eines Tages tatsächlich steht, müssen die Forscher erst einmal beweisen, dass sich aus der Fusion Energie gewinnen lässt. Das ist hoch kompliziert: Der Brennstoff, ein Gemisch aus den schweren und superschweren Wasserstoffsorten (Isotopen) Deuterium und Tritium, muss auf bis zu 200 Millionen Grad erhitzt werden. Das löst die Atomkerne aus ihren Elektronenhüllen, in diesem »Plasma« können Kerne verschmelzen. Damit das Plasma nicht die Wand des Reaktors berührt und abkühlt, sperren riesige stromdurchflossene Spulen es in einen Käfig aus Magnetfeldern. Wenn die Atomkerne miteinander verschmelzen, werden Neutronen frei. Module im Reaktormantel wandeln deren Bewegungsenergie in Hitze um. Daraus könnten Turbinen und Generatoren Strom erzeugen.

Iter soll als erster Fusionsreaktor mehr Energie freisetzen, als zum Aufheizen des Plasmas nötig ist. Drei große Probleme müssen die Forscher noch lösen: erstens Materialien finden, welche die enorme Hitze und das Neutronenbombardement möglichst lange aushalten. Zweitens das heiße, hibbelige Plasma so bändigen, dass es möglichst lange erhalten bleibt. Iter soll ein paar Minuten schaffen - ein richtiges Kraftwerk müsste aber nonstop Energie liefern. Und drittens soll der Reaktor selbst Tritium produzieren, das anders als Deuterium nicht reichlich auf der Erde vorkommt. Deshalb wollen die Wissenschaftler das Leichtmetall Lithium in den Mantel einbauen, das unter Neutronenbeschuss Tritium freisetzt.


Auch wenn alles klappt wie vorgesehen, könnten Fusionskraftwerke erst ab 2075 einen bedeutenden Teil des Energiebedarfs decken, schätzt die Iter-Organisation selbst. Manche aus der Fusionsgemeinde verlieren angesichts dieser - noch recht optimistischen - Prognose die Geduld. Sie propagieren die seltsam anmutende Idee eines Hybridkraftwerks, das Kernfusion und Kernspaltung vereinigt, um mit einer Technik die Probleme der anderen zu lösen: Die Neutronen aus der Fusion könnten doch Kerne von niedrig angereichertem Uran, Thorium oder gar von Atommüll spalten. So könnte man Strom erzeugen, die Uranvorräte schonen und nuklearen Abfall reduzieren. Ein kleinerer, billigerer Fusionsreaktor reiche dafür aus. Vor allem sei kein besonders beständiger Mantel nötig, denn frei werdende Neutronen würden ja im Kernbrennstoff landen. Vor allem Russland, Südkorea und ganz besonders China sind an einem solchen Hybriden interessiert. Einen Prototypen will bis 2020 das chinesische Institut für Plasmaphysik in Hefei bauen. Dort läuft bereits der Fusionsreaktor East, der wichtige Tests für Iter liefert und nach seinem nächsten Ausbau Weltspitze sein wird.

Auf der abgeschiedenen Halbinsel Kexue Dao (»Wissenschaftsinsel«) arbeiten 250 Forscher an der Fusion, in klassisch sozialistischen Betonbauten, abgeschirmt von wuchernden Palmen. Noch in den Neunzigern übten sie mit einem ausrangierten Reaktor aus Russland, schon 2006 ging East in Betrieb, größtenteils selbst gebaut. Das Metall-Ei haben die Chinesen stolz mit ihrer Nationalflagge dekoriert. »Es ist unglaublich, was sich da in so kurzer Zeit getan hat«, sagt Joachim Roth vom MPI für Plasmaphysik. Den Termin für eine Fusion- Spaltung-Chimäre aus Hefei nimmt sein Kollege Karl Lackner nicht ganz ernst - die Ambitionen der Chinesen und die Technik an sich aber durchaus. Und während der Institutsdirektor Li Jiangang sich vor dem Shanghaier Iter-Treffen bedeckt hält, verlautet aus seinem Umfeld: »Es ist noch ein weiter Weg, aber wir treiben die Hybridfusion voran.«

Auch der US-Energieminister Steven Chu nannte das Mischkonzept eine Option, der britische Forschungsminister empfahl, darüber nachzudenken. Welch ein Wandel! Lange hatten Vertreter der Kernfusion nichts mit der dunklen Seite der Kernkraft zu tun haben wollen, sie verschluckten gar das K-Wort und sprachen nur von »Fusion«, der »sauberen Energie«. Das brachte Forschungsgelder ein: 3,3 Milliarden Euro investierte Deutschland seit 1974, allein in diesem Jahr sind es 135 Millionen, ein Drittel des Energieforschungsetats. Weil aber neue Energiequellen heute dringender gebraucht werden denn je, droht der Fusion allmählich das Abseits. So will etwa Deutschland schon mittelfristig die Nutzung fossiler Energieträger drastisch reduzieren, um seine Klimaziele einzuhalten - parallel zum Atomausstieg. Ersatz muss lange vor 2075 her. Dass die Kernfusion dafür nicht rechtzeitig kommt, ist heute schon klar. »Wenn Fusionskraftwerke irgendwann machbar sind, gibt es für sie womöglich gar keinen Platz mehr im Energiemarkt«, sagt Wolfgang Liebert, Sprecher der Interdisziplinären Arbeitsgruppe für Naturwissenschaft, Technik und Sicherheit an der TU Darmstadt.

Kritiker wollen Forschungsmillionen lieber in regenerative Techniken stecken. Solarzellen, Solarthermie- Kraftwerke und Windräder hätten gute Chancen auf dem Markt, sagt Liebert: »Die technischen Schwierigkeiten sind weitgehend überwunden. Natürlich müssen die Erneuerbaren noch beweisen, dass sie ihre Versprechen auch im großen Maßstab halten.« Die Fusionsforscher könnten froh sein, wenn sie keine anderen Probleme hätten.

Aus DIE ZEIT :: 17.05.2010

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