Scheinlösung Kernfusion: keine Antwort auf die Klimakrise

Kernfusion ist interessant für die Grundlagenforschung, aber keine Lösung für unser Energieproblem. Im Gegenteil: Ein Einsatz als Fusionskraftwerk wäre riskant, hochkomplex und eigentlich absurd. 

Kernfusion als Lösung aller Energieprobleme? Das klingt zu schön, um wahr zu sein - und ist es leider auch. Doch trotz zahlloser praktischer Probleme stellen Befürworter:innen das Konzept immer wieder als realistische Option zur Stromerzeugung dar. Seit 2025 gibt es Milliarden schwere Förderungen von Bund und Ländern für einige Start-Up-Unternehmen, Universitäten und Forschungszentren, denn das erste Fusionskraftwerk der Welt, es soll in Deutschland stehen. Doch worum geht es bei der Kernfusion, was ist an ihr gefährlich, und warum ist sie keine Alternative zu Erneuerbaren Energien?

Seit vier Jahren gibt es geradezu eine Hysterie um das Thema Fusion: Im Dezember 2022 verkündete das US-Energieministerium einen historischen Durchbruch. Erstmals gelang durch Laser eine Kernfusion, es wurde für einen kurzen Augenblick Energie erzeugt. Nun wird vom Kraftwerk der Zukunft geträumt. Aber wer genau hinsieht, erkennt: So spannend die Ergebnisse für die Plasma-Physik-Forschung sind – Strom erzeugen lässt sich mit der Technik nicht. 

Kernfusion: Energie hauptsächlich als Strahlung

Die 3,5 Milliarden Dollar teure Anlage im kalifornischen Lawrence Livermore National Laboratory lieferte am 5. Dezember 2022 tatsächlich für einen ganz kurzen Augenblick 0,9 Kilowattstunden Energie. Eine Brennstoffkapsel mit den Wasserstoff-Isotopen Deuterium und Tritium wurde dabei so stark komprimiert und erhitzt, dass eine Kernfusion stattfand. Doch was in Kalifornien erstmals gelungen ist, fand in einem rein experimentellen Rahmen statt, und hat nichts zu tun mit Reaktoren, die tatsächlich Energie für Haushalte liefern könnten. 

Hauptsächlich trat der Energieüberschuss nämlich in Form von schnellen Neutronen auf - was typisch ist für Fusionen. Bei anderen Anwendungen als zur Stromgewinnung (wie beispielsweise für Analysegeräte) wird genau dieser Effekt genutzt. Doch eine Dampfturbine lässt sich damit nicht betrieben. Sprich: Die bei einer Fusion erzeugte Energie ist für die Stromgewinnung schlicht nicht nutzbar. Anders beispielsweise als bei der Kernspaltung, bei der die Energie direkt in Form von Wärme entsteht. 

Gefahren der Kernfusion, über die niemand spricht

Kernfusion ist eine denkbar ineffiziente, aufwändige und teure Art, Energie zu erzeugen, mit höchst fraglichem Netto-Energie-Ertrag. Bei dem Experiment in Kalifornien zum Beispiel wurde hundertmal mehr Energie in die Fusion hineingesteckt als daraus gewonnen. 

Doch was passiert eigentlich bei der Kernfusion? Anders als bei der herkömmlichen Atomenergie, bei der Atomkerne gespalten werden, was zu Energie (Hitze) und radioaktiver Strahlung führt, werden bei der Kernfusion kleine Atomkerne zu größeren verschmolzen. Auch dabei entsteht Energie, allerdings hauptsächlich in Form von hochenergetischen Neutronen, die kaum genutzt werden können. Um eine Fusion überhaupt in Gang zu setzen, braucht es erst einmal unglaubliche Mengen Energie: Diese Prozesse laufen erst bei über hundert Millionen Grad Celsius ab. Der Fokus der Forschung liegt derzeit bei Laser oder Magneteinschlussverfahren für die Fusion.

Das Problem mit hochenergetischen Neutronen, wie sie bei der Kernfusion entstehen, ist, dass sie sich durch elektrische oder magnetische Felder nicht einfangen lassen und alles, was sie treffen, radioaktiv werden lassen. Anders als mit der Hitze der Kernspaltung in einem herkömmlichen Atomkraftwerk kann man damit erst mal kein Wasser erhitzen und auch keine Dampfturbinen betreiben. 

Kernfusion vs. Kernspaltung: Wo ist der Unterschied?

Auf den kurzen Nenner gebracht: Bei Kernspaltung erhält man Wärme, die sich leicht über Dampferzeuger in Strom umwandeln lässt, bei der Kernfusion bekommt man Strahlung, die alles radioaktiv aktiviert. Solange man nur für kurze Zeit Kernfusion betreibt, spielen die entscheidenden Nachteile der Kernfusion kaum eine Rolle.

Die Probleme beginnen erst, sobald es Richtung Kraftwerk geht: 

• Durch die extrem hohe Strahlung bräuchte man Roboter, die noch wesentlich strahlungsresistenter sein müssten als die Roboter, die man derzeit in den havarierten Reaktoren in Fukushima einsetzt.
• Der Prozess der radioaktiven Aktivierung ist abhängig vom eingesetzten Material: extrem reines Eisen beispielsweise klingt nach 100 Jahren sehr stark ab. Kleine Verunreinigungen mit beispielsweise Niob oder Silber führen aber dazu, dass radioaktiver Müll entsteht, der über viele tausende Jahre strahlt. Die Materialanforderungen bezüglich chemischer Reinheit sind etwa 100 Mal höher als bei Spaltungsreaktoren und daher unwirtschaftlich.
• Kleinste Fehler bei Verunreinigungen, auch bei Wartungsarbeiten, können ein Atommüll-Problem verursachen, das ein geologisches Tiefen-Endlager benötigt.
• Daher braucht es hohe Rückstellungen und Nachhaftungs-Regelungen, damit diese Probleme nicht auf den Steuerzahler abgewälzt werden.

Alle bisherigen oft als Fusionsreaktor bezeichneten Konstruktionen wie Wendelstein 7X oder ITER haben diese Problematik bisher ausgeblendet. All ihre Erfolge täuschen darüber hinweg: Mit solchen Anlagen könnte niemals Strom gewonnen werden. 

Die Energie der Sonne auf der Erde?

Immer wieder begegnet man dem Missverständnis, dass in den Anlagen für Kernfusion die Prozesse in den Sonnen nachgebildet werden. Das stimmt so nicht, da in der Sonne Wasserstoff mit Wasserstoff fusioniert. Bei allen Versuchen in irdischen Labors braucht man für die Fusion aber Tritium. Das ist überschwerer Wasserstoff, der radioaktiv ist und innerhalb von nur zwölf Jahren zerfällt. Darum ist Tritium auch extrem selten, auf der ganzen Erde gibt es nur wenige Kilogramm des Wasserstoff-Isotops. Der Versuchsreaktor ITER (für „International Thermonuclear Experimental Reactor“) in Südfrankreich würde alleine für den Startprozess bereits den gesamten Weltvorrat an Tritium benötigen.

Der Vergleich mit der Sonne hinkt schon deshalb enorm, weil auf Sonne und Erde einfach völlig andere physikalische Voraussetzungen herrschen. Die Temperatur auf der Sonne beträgt 15 Millionen Grad. Außerdem herrscht ein Druck von 200 bis 250 Milliarden bar, also 200 bis 250 Milliarden-fach höher als der Druck auf der Erde. Aus diesen Gründen funktioniert die Kernfusion der Sonne auch nicht auf der Erde; statt (einfachem) Wasserstoff muss man Deuterium-Tritium Fusion betreiben. 

Wegen diesem unterschiedlichen Fusionsprozess muss man auf der Erde eine 10-fach höhere Temperatur erzeugen, als im Inneren der Sonne herrschen. Außerdem führt die starke Gravitation innerhalb des Sterns dort zu einer enormen Teilchendichte, die sich auf der Erde nicht ansatzweise realisieren lässt. Trotzdem fliegen Wasserstoffkerne Millionen Jahre aneinander vorbei, bis zufällig eine Fusion gelingt. Nur darum ist Leben auf der Erde möglich: Weil der Fusionsprozess so selten und schwierig ist, brennt die Sonne auf extremer Sparflamme; wären Kernreaktionen wahrscheinlicher, wäre sie längst in einem Feuerball verglüht.

Besser als Kernfusion: Erneuerbare Energien

Dabei gibt es eine viel einfachere Technik, um die Energie der Sonne zu nutzen: die Solarenergie. Ein ein Quadratmeter großes Solarpanel erzeugt im Jahr rund 200 Kilowattstunden Energie und kostet in der Anschaffung rund 100 Euro. Wir stellen derzeit in Deutschland und weltweit die Versorgung auf kostengünstige Erneuerbare Energien um. Die liefern unabhängig von autokratischen Staaten zuverlässig klimaneutralen Strom, realer als es technologische Heilsversprechen wie Kernfusionsreaktoren jemals könnten. 

Kernfusion ist ein Nebenprodukt der Atomwaffenforschung

In der National Ignition Facility, der Einrichtung des Lawrence Livermore National Laboratory, in der das Experiment stattfand, befindet sich der stärkste Laser der Welt, beherbergt in einem Gebäude so groß wie ein Fußballstadion. Diese riesige Forschungseinrichtung dient nicht allein der Entwicklung von Kernfusionsreaktoren. Die Fähigkeit, eine winzige Deuterium-Tritium-Kugel für einen Sekundenbruchteil auf mehr als 100 Millionen Grad Celsius zu erhitzen, stellt Bedingungen her, wie sie im Inneren einer Atomwaffenexplosion herrschen - auch hier sind Kernfusionen möglich. Der Hintergrund der Experimente: So ist ein Abgleich von theoretischen Berechnungen mit im Versuch gemessenen Ergebnissen möglich. Damit können die Wissenschaftler:innen die Wirkweisen von Atombomben validieren, ohne tatsächlich Atombombentests durchführen zu müssen. Das ist ein Weg, Atomwaffen im Stillen weiterzuentwickeln.

Die Arbeit der Wissenschaftler:innen mit Hochleistungslasern im NIF zielt vor allem darauf ab, die Wirkweisen von Atomwaffen besser zu verstehen. Das ist insbesondere relevant, da die USA seit 1992 keine Atomwaffentests mehr durchführen. Dafür forschen sie nun mit Lasern und Supercomputern. Heinz Smital, Greenpeace-Experte für Atomenergie, sieht in der Entwicklung solcher Anlagen eine Gefahr: „Anstatt der versprochenen Abrüstung von Atomwaffen wird viel Geld und Aufwand in deren Weiterentwicklung gesteckt – unter dem Deckmantel der Entwicklung eines neuen Kraftwerkdesigns.“

Der Atomphysiker wünscht sich eine ehrlichere Berichterstattung zum Thema: „Würde tatsächlich ehrlich über die Fusionsexperimente berichtet, wäre schnell klar, wie sinnlos sie für Klimaschutz und Energieversorgung sind. Der militärische Hintergrund bleibt meist unerwähnt. Das ist gefährlich: Irgendwann ist dann vielleicht doch der Punkt erreicht, wo Interessenträger das Ergebnis dieser teuren und zeitaufwendigen Entwicklung auch anwenden wollen.“