Un record grazie al «sole artificiale» coreano
A causa degli ostacoli tecnici, questo sogno è finora rimasto irraggiungibile. Ci avviciniamo a questo processo solo a piccolissimi passi e talvolta viene addirittura messa in questione la fattibilità stessa dell’impresa. In Corea del Sud, i ricercatori del Korea Institute of Fusion Energy sono finalmente riusciti a compiere un passo importante nella giusta direzione: sono riusciti a mantenere stabile per trenta secondi una sfera di plasma a una temperatura di cento milioni di gradi. Un record mondiale.
Il record è stato realizzato nel reattore chiamato «Korea Superconducting Tokamak Advance Research» (KSTAR) o, in breve, «sole artificiale coreano». In un reattore Tokamak, grandi bobine magnetiche a forma di anello disposte attorno al reattore tengono al suo posto il plasma incandescente per un tempo sufficiente a effettuare la fusione nucleare. Se il plasma tocca le pareti si raffredda e non avviene la reazione.
A temperature inferiori (di soli 50 milioni di gradi) il processo è già stato realizzato molto tempo fa. Alcuni ricercatori cinesi hanno mantenuto attivo un reattore Tokamak per 102 secondi a questa temperatura. Per una fusione nucleare che avvenga in modo indipendente e senza un afflusso esterno di energia sono tuttavia necessari almeno cento milioni di gradi.
Ancora trent’anni per avere il primo reattore redditizio
I vantaggi della fusione nucleare sono evidenti: oltre all’infinita quantità di energia che è teoricamente possibile produrre in questo modo, la fusione nucleare è anche sostenibile e sicura. Al contrario della fissione nucleare, con la fusione nucleare il pericolo di incidenti nucleari è nullo e non vengono più nemmeno prodotte scorie radioattive che è necessario seppellire sottoterra per millenni.
La fusione nucleare avviene tuttavia solo a determinate condizioni: se il plasma è troppo caldo o troppo freddo, se c’è troppo o troppo poco combustibile, se ci sono troppe impurità o se il campo magnetico non è perfetto, la fusione si ferma. Una reazione a catena come accade per l’energia atomica non è possibile.
Poiché è così difficile da controllare, ci vorrà ancora del tempo prima che la fusione nucleare diventi realtà. Per stabilire i record mondiali attuali e futuri è stata utilizzata più energia di quanta ne abbia prodotta la fusione. Un reattore commercialmente efficace non sarà quindi disponibile prima del 2050.
Rekord mit «Koreas künstlicher Sonne»
Wegen der technologischen Hürden hat sich der Traum bisher aber nicht erfüllt. Nur in kleinen Schritten kommt man der Kernfusion näher – manchmal wird ihre Machbarkeit grundsätzlich in Frage gestellt. In Südkorea sind Forschende des Korea Institute of Fusion Energy dem Ziel nun aber einen bedeutenden Schritt nähergekommen: Sie schafften es, ein auf hundert Millionen Grad erhitztes Plasma während 30 Sekunden stabil zu halten – ein Weltrekord.
Aufgestellt wurde der Rekord im sogenannten «Korea Superconducting Tokamak Advance Research»-Reaktor (KSTAR) – oder kurz: «Koreas künstliche Sonne». In einem Tokamak-Reaktor halten grosse, ringförmig um den Reaktor angeordnete Magnetspulen das erhitzte Plasma genügend lange in Schach, damit eine Kernfusion stattfinden kann. Würde das Plasma die Wände berühren, kühlte es ab und es käme zu keiner Reaktion.
Mit tieferen Temperaturen – 50 Millionen Grad – wurden zwar schon längere Zeiten erreicht. Chinesische Forschende schafften in einem Tokamak-Reaktor so 102 Sekunden. Für eine Kernfusion, die selbstständig und ohne Zufuhr von externer Energie ablaufen soll, sind jedoch mindestens 100 Millionen Grad nötig.
Dreissig Jahre bis zum ersten wirtschaftlichen Reaktor
Die Vorteile der Kernfusion liegen auf der Hand: Neben der unendlichen Menge an Energie, die auf diese Weise theoretisch gewonnen werden kann, ist die Kernfusion auch umweltfreundlich und sicher. Anders als bei der Kernspaltung drohen bei der Kernfusion weder Nuklearunfälle, noch müssen radioaktive Stoffe für Jahrtausende in einem Endlager verschwinden.
Die Kernfusion findet hingegen nur unter genau abgewogenen Bedingungen statt: Wird das Plasma zu heiss oder zu kalt, ist zu viel oder zu wenig Brennstoff vorhanden, ist die Verunreinigung zu gross oder stimmen die Magnetfelder nicht, kommt die Kernfusion zum Erliegen. Eine Kettenreaktion wie bei der Atomenergie ist nicht möglich.
Weil die Kontrolle aber so schwierig ist, wird es noch einige Zeit dauern, bis die Kernfusion Realität ist. Noch werden für den aktuellen und die kommenden Weltrekorde mehr Energie eingesetzt, als aus der Fusion gewonnen wird. Mit einem ersten kommerziell einsatzfähigen Reaktor wird deshalb nicht vor 2050 gerechnet.
