Trägheitsfusion

Bei einem Fusionsprozess verbinden sich zwei leichte Atome zu einem etwas schwereren Atom. Um dies zu erreichen, muss zunächst eine große Energiehürde überwunden werden – die Coulomb-Barriere – bevor der Fusionsprozess Netto-Energie produziert. In der Sonne geschieht das unter extremen Bedingungen von 15 Millionen Grad Celsius und einem Druck von 150 Milliarden Bar. Eine Möglichkeit, diesen extremen Prozess auch auf der Erde nachzustellen, ist die Trägheitsfusion ².

Bei der Trägheitsfusion wird ein kleines, etwa 2 mm großes, Kügelchen (Target) aus gefrorenen Wasserstoffisotopen durch beispielsweise Laser- oder Teilchenstrahlung sehr schnell und gleichmäßig zusammengedrückt. Die Dichte und Temperatur im Inneren des Targets steigen. Aufgrund der Trägheit des Targets kann dieses nicht schnell genug expandieren, und es kommt zur Fusion des Wasserstoffs im Zentrum. Durch den Fusionsprozess entsteht zusätzliche Wärme, die zur Fusion im äußeren Teil des Targets führt. Die im Fusionsprozess freiwerdende Energie wird anschließend zur Stromerzeugung genutzt.

Ziel ist es, diesen Prozess mehrmals in der Sekunde zu wiederholen, um so eine stetige Energieversorgung zu gewährleisten². 

Die in der Trägheitsfusion eingesetzten Laser liefern in der Regel sehr kurze Pulse mit einer sehr hohen Energie. Dabei gibt es verschiedene Wege, wie der Laserstrahl das Target komprimiert.

Indirect drive

Beim Indirect Drive wird das Target innerhalb einer kleinen Metallkapsel (Hohlraum) platziert. Die Laserpulse werden dabei auf die Innenseite der Kapsel gelenkt, wodurch starke Röntgenstrahlung entsteht. Diese wird anschließend genutzt, um das Target zu komprimieren. Mit dieser Technik wurden bereits große Fortschritte in der Forschung gemacht, allerdings ist diese Technik nicht sehr effizient. Zudem wird die Kapsel durch die Laserstrahlung zerstört und muss bei jedem Durchgang ersetzt werden³.

Direct Drive

Beim Direct Drive wird direkt die Schale des Targets bestrahlt. In der Regel ist dies nicht so gleichmäßig möglich und führt daher zu mehr Ungleichmäßigkeiten und geringerer Kompression. Die Energiekopplung ist allerdings fünf- bis sechsmal höher und ist damit ein bevorzugter Ansatz für einen energieeffizienten Reaktor³.

Neben diesen beiden viel verwendeten „klassischen“ Ansätzen gibt es in der Laser-Trägheitsfusion noch diverse andere Umsetzungen und Ideen, welche weltweit untersucht werden.