Auf der Sonne funktioniert die Kernfusion von Natur aus. Atomkerne verschmelzen dort bei extrem hohen Temperaturen. © Nasa/dpa

Im Kern hat dieser Ansatz ein großes Problem. Es wird mehr Energie verbraucht, als gewonnen. Es geht um Kernfusion. Für eine neue Form der Energiegewinnung, die etwa mit Kernspaltung arbeitende Atomkraftwerke ablösen soll, ist das fatal. Seit den 1950er Jahren tüfteln Forscher daran, Atomkerne in Reaktoren verschmelzen zu lassen. Theoretisch geht das – wenn auch bisher nur für winzige Augenblicke.

Jetzt haben Wissenschaftler aus den USA nach eigenen Angaben erstmals eine Fusionsreaktion ablaufen lassen, bei der die Bilanz positiv war – zumindest was den genutzten Brennstoff angeht: In zwei Fällen gelang dem Team um den Physiker Omar Hurricane vom Lawrence Livermore National Laboratory in Kalifornien offenbar eine Kernfusion, bei der weniger Energie in den Brennstoff hineingesteckt werden musste als am Ende herauskam. Über das Experiment am National Ignition Facility (NIF) berichten die Forscher im Magazin Nature.

Aus der Forschungsarbeit geht allerdings ebenfalls hervor, dass die überschüssige Energie extrem gering war und zuvor schon hohe Energieverluste bestanden.

Die Kernfusion ist der umgekehrte Prozess zur Kernspaltung, wie sie in Atomkraftwerken angewandt wird. Nach Ansicht vieler Physiker wäre die kontrollierte Kernfusion die ideale Art der Energiegewinnung, denn es gibt genug Rohstoffe dafür, es fallen langfristig keine radioaktiven Abfälle an, und die Kraftwerke wären nach heutiger Einschätzung vergleichsweise sicher.

Wie Forscher vom deutschen Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching schätzen, könnte ein Gramm Brennstoff in einem Fusionskraftwerk 90.000 Kilowattstunden Energie erzeugen. Das entspricht in etwa dem jährlichen Durchschnittsverbrauch an Strom von 30 Haushalten.

Weltweit arbeiten Physiker an der Weiterentwicklung der Kernfusion zur Energiegewinnung. Das Problem: Dabei sind extrem hohe Temperaturen von mindestens hundert Millionen Grad Celsius nötig und ein extrem hoher Druck von außen. Solche Bedingungen bestehen zum Beispiel im Inneren von Sternen, wenn zwei Wasserstoff-Atome dort zu einem Helium-Atom verschmelzen. Auch auf der Sonne fusionieren ständig Atomkerne.

Zur Stromgewinnung reicht es noch lange nicht

Auf der Erde haben sich die Wissenschaftler entschieden, zwei Wasserstoff-Isotopen zu verschmelzen: Deuterium und Tritium, deren Reaktion ebenfalls Helium hervorbringt.

Omar Hurricane und sein Team arbeiten mit dem Prinzip der Trägheitsfusion, bei der Brennstoff durch extrem schnelle Energiezufuhr verdichtet und aufgeheizt wird - in diesem Fall mit Hilfe von Lasern. Im Herbst schafften sie es nun endlich, durch die Hitze von 192 Lasern eine Kernfusion herbeizuführen, bei der etwas mehr Energie entstand als zuvor dem Brennstoff zugeführt wurde.

Um einen Reaktor auf dieser Basis zu bauen, reicht der Erfolg also nicht. Ehrlicher Weise müsste man auch den kompletten Energieaufwand auf dem Weg zur Fusion mit einrechnen – und dann wäre die Bilanz wieder negativ.

Und so kam am Ende denn auch nur so viel heraus, wie in zwei AA-Batterien (höchstens 17.000 Joule) steckt, und der ganze Vorgang war in weniger als einer Milliardstel Sekunde vorbei. "Wir müssen eine hundertfach bessere Leistung erreichen, bevor wir an den Zündpunkt kommen", sagte Hurricane und meinte damit den Punkt, an dem die Atomreaktion sich dauerhaft selbst trägt.

Das Ergebnis wirke bisher "bescheiden" und das sei es auch. "Aber wir sind dem näher gekommen als irgend jemand anderes vorher."