Von Michael Globig

In dieser Woche beginnt an der Universität von Wisconsin in Madison (USA) die vierte Internationale Konferenz über Plasmaphysik und Kontrollierte Kernfusionsforschung. Nach Österreich, Großbritannien und der Sowjetunion sind damit die USA zum erstenmal das Gastgeberland dieser wichtigen Tagung, zu der diesmal 600 Wissenschaftler aus 25 Ländern erwartet werden. Am letzten Tag des Kongresses, am 23. Juni, werden die führenden Fusionsexperten der Welt über experimentelle und theoretische Fortschritte auf dem Gebiet der kontrollierten Verschmelzung von Atomkernen diskutieren.

Die Wissenschaftler beurteilen heute die Chancen dafür, daß die „Zähmung des Sonnenfeuers“ (wie die kontrollierte Kernfusion oft apostrophiert wird) innerhalb der nächsten zwei Jahrzehnte technische Wirklichkeit werden könnte, optimistischer denn je. Nach einer langen Zeit der Stagnation sind in den letzten Jahren so viele Fortschritte auf diesem Gebiet erreicht worden, daß die Physiker jetzt zu wissen glauben, wie sie weiter arbeiten müssen, um das kapriziöse Plasma – die Ausgangssubstanz ihrer Experimente – endlich zu bändigen.

Unter einem solchen Plasma versteht man in der Physik ein heißes Gas, dessen einzelne Atome mindestens ein Elektron verloren haben, das heißt: ionisiert sind. Je mehr die Temperatur des Gases gesteigert wird, desto größer wird auch die Geschwindigkeit der umherrasenden Gaspartikel – desto heftiger kollidieren folglich die Atome miteinander und reißen sich dabei gegenseitig ihre Elektronenhüllen auf. Das ideale Plasma enthält überhaupt keine heilen, nicht ionisierten Atome mehr. Derartig hocherhitzte Plasmen sind sehr gute Stromleiter – sie bestehen ja nur noch aus elektrisch geladenen Elektronen und ionisierten Atomen – und lassen sich außerdem durch magnetische Felder formen und lenken.

Natürlich stoßen auch die ionisierten Atome eines heißen Plasmas weiterhin zusammen. Geschieht das mit genügender Wucht – ist mit anderen Worten die Temperatur des Plasmas hoch genug –, so können die beiden Stoßpartner dabei miteinander verschmelzen: Aus zwei leichten Atomkernen entsteht ein schwererer. Gleichzeitig wird Energie frei, die zum Teil dazu dient, neue Verschmelzungen einzuleiten – das Feuer also gleichsam am Brennen hält –, die aber auch nach außen als Wärme oder nach direkter Umwandlung als Strom abgeführt werden kann.

Durch solche Kernverschmelzungen ergänzt die Sonne ständig ihren unerschöpflich scheinenden Energievorrat. Auf der Erde wurde die Fusion von Atomkernen bislang nur in der Wasserstoffbombe verwirklicht. Für die hohen Verschmelzungstemperaturen sorgt dabei die Explosion einer Atombombe, die gleichsam als Zünder wirkt. Was nun auf der Sonne und in der Ii-Bombe ungezügelt abläuft, versuchen Wissenschaftler und Ingenieure seit Jahren so zu bändigen, daß die Fusion kontrollier- und regelbar vonstatten geht. Ihr Ziel: Aus gesteuerten Fusionsreaktoren wollen sie die Menschheit in Zukunft mit Energie versorgen und dabei den riesigen Vorrat an schwerem Wasserstoff in den Weltmeeren ausnutzen.

Um den Fusionsprozeß zu zügeln, müssen die Forscher drei Schritte beherrschen lernen: