Fortschritte bei neuer Kernfusionstechnik

Z-Maschine ermöglicht elektrische Steuerung einer Kernfusion.

Amerikanische Wissenschaftler haben einen Durchbruch bei der Erforschung einer neuen Technik zur Kernfusion erzielt. Dabei werden dünne Wolframdrähte durch einen gewaltigen Strom so stark aufgeheizt, dass sie in ein Plasma übergehen und explodieren. Wenn die dadurch freiwerdenden Röntgenstrahlen daraufhin in Form einer Schockwelle auf einen Körper aus Deuterium treffen, können sie dort eine Kernfusion auslösen. Das berichteten die Forscher auf einem Kongress der Amerikanischen Physikalischen Gesellschaft in Philadelphia.

Kernstück des von Ramon Leeper von den Sandia Nationallaboratorien auf der Konferenz vorgestellten Experiments ist die so genannte Z-Maschine - die leistungsstärkste Röntgenquelle der Welt. Um die energiereichen Strahlen zu erzeugen, wird dabei eine große Menge elektrischer Energie in Sekundenbruchteilen durch einen Ring aus 350 haardünnen Wolframdrähten geleitet. Diese heizen sich dabei aufgrund ihres elektrischen Widerstands so stark auf, dass die Wolframatome ihre Elektronen verlieren und die Drähte so in ein explodierendes Plasma übergehen. Dadurch werden kräftige Röntgenstrahlen erzeugt, die sich ähnlich wie der Knall eines Überschallflugzeugs in einer Schockwelle vom Ort der Explosion weg ausbreiten.

In dem Experiment der Forscher traf diese Schockwelle auf einen kleinen Plastikkörper, der mit Deuteriumatomen – schwerem Wasserstoff – gefüllt war. Die Energie der Schockwelle wurde zum Teil auf das Deuterium übertragen, so dass dieses auf eine Temperatur von etwa 2,3 Millionen Grad Celsius aufgeheizt wurde. Bei der Untersuchung dieses Vorgangs stellten die Wissenschaftler fest, dass dadurch etwa 10 Milliarden Neutronen freigesetzt wurden – ein deutliches Anzeichen für das Auftreten einer Kernfusion: Die Deuteriumatome waren zu Helium verschmolzen.

Die Forscher schätzen, dass ihre Fusion eine Energie von etwa 4 Millijoule freisetzte. Mittels einer größeren Z-Maschine wollen sie die Energieabgabe in Zukunft noch beträchtlich erhöhen. Diese Grundlagenexperimente sind noch meilenweit von einem funktionsfähigen Fusionsreaktor entfernt. Dennoch stellt die Arbeit des Sandia-Teams die erste gelungene Demonstration einer nur durch elektrische Ströme ausgelösten Kernfusion dar.