Reaktortypen – Die unterschiedlichen Wege zur Kernfusion

07.07.2025

100 Millionen Grad heißes Plasma, Laser, die winzige Wasserstoffkügelchen zünden, und Reaktoren in Donutform – die Wege zur kontrollierten Kernfusion könnten unterschiedlicher kaum sein. Ob mit starken Magnetfeldern im Tokamak oder durch Mini-Explosionen bei der Inertialfusion: Die Technologien konkurrieren um nichts Geringeres als die Energiequelle der Zukunft. Doch wie weit sind wir wirklich? Und welcher Ansatz hat das größte Potenzial? Antworten darauf erhalten Sie in diesem Interview mit Prof. Dr. Hartmut Zohm, Fusionsforscher am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.

Was steckt hinter dem Projekt ITER?

Prof. Dr. Zohm: ITER ist ein großes Projekt, welches von sieben internationalen Partnern in Südfrankreich, Cadarache, aufgebaut wird. Es handelt sich dabei um ein Tokamak. Es beruht also auf dem magnetischen Einschluss, weil dieser weiter fortgeschritten ist, auf dem Weg zur kontrollierten Kernfusion als Energiequelle. Wir erwarten, dass ITER in den kommenden 2030er Jahren zum ersten Mal zeigt, dass mehr Wärme durch Fusionsreaktionen freigesetzt werden kann, als man im Plasma deponieren muss, um es aufzuheizen. Das ist ein sogenanntes brennendes Plasma, da ist die Energiebilanz dann im Plasma positiv und im Wesentlichen selbst geheizt. Dafür ist ein Q-Wert  von etwa zehn zu erreichen. Das ist das erklärte Ziel des ITER.

Wie sieht die Europäische Roadmap zu einem so funktionierenden Fusionskraftwerk aus?

Prof. Dr. Zohm: Also ITER ist das zentrale Element dieser Roadmap für die Magnetfusion. ITER wird den wissenschaftlichen Nachweis für einen gezündeten, sich selbst erhaltenen Plasmazustand bringen. Es gibt viele Technologiefragen, die man parallel dazu klären muss. Dafür muss man ein Demonstrationskraftwerk bauen, das all diese Kreisläufe zusammenschließt und so dann so viel Energie erzeugt, dass diese letztlich beispielsweise ins Netz eingespeist werden kann. Man sollte dazu sagen, dass diese Roadmap zunächst den Plan hatte, ITER und das Demonstrationskraftwerk sequenziell durchzuführen. Also ITER sollte den wissenschaftlichen Teil zeigen und dann bauen wir hinterher die Technologieexperiment-Demo. Mittlerweile wollen wir das so weit wie möglich parallelisieren, um schneller voranzuschreiten, weil wir auch aus ITER schon sehr viel über die Technologie gelernt haben. Es wird ja gerade zusammengesetzt, das heißt, die Teile sind zum größten Teil gefertigt. Man weiß also jetzt, wie man solche großen Magneten baut und wie man in einer nuklearen Umgebung die Technologie bauen muss, damit alles funktioniert. Und darauf kann man jetzt schon setzen.

Was passiert mit den anderen Technologien und Ansätzen, beispielsweise mit dem Stellarator?

Prof. Dr. Zohm: Also der Stellarator wird gerade in Deutschland als Alternative sehr stark verfolgt. Wir haben das weltweit größte Stellarator-Experiment, „Wendelstein 7-X“ in Greifswald. Dieses wird vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik betrieben. Der Stellarator wird weiter parallel betrieben. Aber es gibt aber Pläne und Forschung, um auch neue Experimente zu bauen, so dass man, wenn die Machbarkeit bewiesen ist, umsteigen könnte. Ich halte den Stellarator für das langfristig bessere Konzept. Damit man diesen Wechsel möglichst ohne Probleme beim Übergang hinbekommt, muss man eben jetzt schon daran forschen. 

Ist die Inertialfusion an einem ähnlichen Punkt wie Tokamak und Stellarator angelangt, oder wo steht man hier?

Prof. Dr. Zohm: Die Inertialfusion hat in den letzten Jahren tolle Erfolge erzielt. So ein Kügelchen wurde bereits in den Bereich des Brennens überführt. Es gibt aber das Problem, dass in den letzten Jahrzehnten die Forschung an der Inertialfusion im Wesentlichen auf militärische Aspekte ausgerichtet war. Deshalb sind all diese Technologiekomponenten, die aber unheimlich wichtig sind und die wir bei der Magnetfusion eben schon entwickelt haben, lange nicht bei dem Reifegrad, der bei der Magnetfusion vorliegt. Und insofern denke ich, die Inertialfusion ist da, wo wir vor zehn bis 20 Jahren mit der Magnetfusion standen. Das muss noch aufgeholt werden. Ich denke schon, dass das in Zukunft möglich sein wird, aber es ist noch viel an Technologie zu untersuchen.

Bei der Magnetfusion wird davon ausgegangen, dass ein funktionierendes Kraftwerk im Jahr 2050 steht. Halten Sie das für realistisch?

Prof. Dr. Zohm: Das ist sehr ambitioniert. Es ist meiner Meinung nach möglich, wenn wir die Forschung weiterführen und ausbauen. Wir hatten bis jetzt ein Forschungsprogramm und man muss nun parallel dazu in ein industrielles Programm einsteigen, in dem man ein Ökosystem von Zuliefer-Industrien aufbaut, die die einzelnen Teile fertigen können und dann wahrscheinlich unter der Leitung eines großen Energieversorgers das Fusionskraftwerk bauen. Ich bin mit Zeitskalen immer ein bisschen vorsichtig, wir haben ursprünglich 20 Jahre für die deutsche Fusionsforschung geschätzt. Aber das sind 20 Jahre ab dem Tag, an dem Ernst gemacht und das nötige Geld auf den Tisch gelegt wird, um dieses Ökosystem zu schaffen. Nur durch die Verkündung, dass es noch 20 Jahre dauert, ist noch lange nicht gesagt, dass es in 20 Jahren auch fertig ist.

Wenn Sie den fertigen Reaktor taufen dürften, welchen Namen würden Sie ihm geben?

Prof. Dr. Zohm: Ich muss ganz ehrlich sagen, ich hoffe, dass der einen ganz unprosaischen Namen hat, beispielsweise XYZ1B oder etwas in dieser Art. Das wäre dann der Übergang von dem, was das Forschertum tut, nämlich ein wenig Namens- und Personenkult zu betreiben, hin zu dem, was industrielle Produkte in Großserie und Serienreife bedeuten. Insofern würde ich keinen Namen wählen, der besonders fantasievoll ist.