Auf dem Weg zum Sonnenfeuer

Diese Höllenmaschine könnte eine der grössten Chancen der Menschheit sein.

Das Innere des Reaktors: In einem donutförmigen Hohlraum soll ein mehr als 150 Millionen Grad heisses Plasma Energie liefern. Foto: EUROfusion 2014-2018 / CC-by-4.0

Das Innere des Reaktors: In einem donutförmigen Hohlraum soll ein mehr als 150 Millionen Grad heisses Plasma Energie liefern. Foto: EUROfusion 2014-2018 / CC-by-4.0

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Das kühnste Energieprojekt der Menschheit gibt sich unspektakulär. Träge senkt sich ein Kran in einen zylindrischen Betonrohbau, vielleicht 20 Meter hoch; 60 Meter sollen es einmal werden. Es ist die Hülle des Gebäudes, in dem irgendwann einmal ein künstlicher Stern brennen soll, viel heisser noch als die Sonne.

Die riesige Halle daneben ist schon fast fertig, dort werden später einmal Einzelteile der Maschine montiert. Gerüste, Baumaterial und Bagger, ein paar Arbeiter sind unterwegs, viel los ist am Freitagnachmittag nicht mehr. Am blauen Himmel hängt ein einzelner, windzerzauster Wolkenfetzen, wie ihn wohl nur der provenzalische Mistral hinbekommt.

Auf der Baustelle im südfranzösischen Cadarache ist man bislang noch mit dem ersten Teil des Projekts beschäftigt; Hallen, Geräte, Beton. Doch noch im laufenden Jahr soll es ernst werden. Dann soll der Zusammenbau der mindestens 20 Milliarden Euro teuren Maschine beginnen. Dazu gehören mehr als 100'000 Kilometer supraleitende Kabel, riesige Spulen. Lauter Einzelteile, teils von den Dimensionen eines Einfamilienhauses, die millimetergenau ineinander passen müssen.

All das ist nötig, damit von 2025 an in dem Testreaktor Iter erstmals ein Plasma entstehen kann, ein heisses Gas aus Wasserstoff. Iter soll zeigen, dass sich ein alter Traum realisieren lässt: eine nahezu unbegrenzte Energiequelle, die beim Verschmelzen von Wasserstoffkernen entsteht. Der Jahres-Stromverbrauch einer Grossstadt, gedeckt aus Wasser und etwas Lithium. Und das bei minimalen Mengen von Atommüll, kaum Risiko und ohne Treibhausgas-Emissionen.

Kernfusion bietet riesige Chancen

Es ist ein Traum, den viele längst aufgegeben hatten, nachdem bei Iter jahrelang vieles schieflief. Die Kostensteigerungen und Verzögerungen haben jeden Rahmen gesprengt; zugleich wurden Wind- und Sonnenenergie rasant billiger. Und theoretisch ist es ja denkbar, den Energieverbrauch der Menschheit allein aus Erneuerbaren zu decken. Aber ist es auch praktikabel und wünschenswert?

Noch ist der Systemumbau nicht geschafft. Selbst wenn er gelingt, müsste künftig fast jede freie Fläche mit Wind- und Solaranlagen zugepflastert werden. Ein funktionierender Fusionsreaktor könnte die einzige Chance der Menschen sein, falls die Komplett-Umstellung auf Erneuerbare nicht gelingt. Das wäre schon etwas Mühe wert.

Der Kanadier Steve Lisgo ist Plasmaphysiker, er arbeitet seit langem in Cadarache. Er muss sich nicht mit den technischen Details des Zusammenbaus herumschlagen, er koordiniert die internationale Fusionsforschung für Iter. Aber auch so hat das Projekt das Zeug, einen motivierten Wissenschaftler zur Verzweiflung zu treiben. Andererseits ist Lisgo es leid, dass ständig alles schlechtgemacht wird.

Wer mit dem grossen, angespannten Forscher mit kurz geschnittenen Haaren an einem der kleinen Tische in der Iter-Cafeteria sitzt, der erlebt einen zerrissenen Menschen: einen, der zutiefst frustriert wirkt von Sparzwängen, von unlogischen Entscheidungen, mit deren Folgen Iter teils bis heute zu kämpfen hat. Aber der auch unbeirrt an Iter glaubt. «Wir versuchen, etwas Grosses zu bewirken», sagt er, die Kosten seien im Vergleich dazu doch verschwindend gering. «Der Spardruck auf Iter ist so gross, dass wir gezwungen werden, seltsame Dinge zu tun», sagt Lisgo. Viele der Probleme und Fehler, die Iter so zurückgeworfen haben, seien schlicht durch die Umstände bedingt gewesen: komplizierte Struktur, knappe Ressourcen.

Iter soll als erster Reaktor mehr Energie freisetzen, als er verbraucht.

Dabei gibt es eigentlich zuhauf Erfahrungen mit den sogenannten Tokamaks wie Iter, in denen Plasma in einer Donut-artigen Struktur gefangen wird. Weltweit gibt es Dutzende, aber nur das britische Jet-Experiment hat jemals nennenswerte Mengen Fusionsenergie produziert, und das nur eine halbe Sekunde lang.

Iter soll als erster Reaktor mehr Energie freisetzen, als er verbraucht. Dafür muss er nicht nur viel grösser sein als seine Vorgänger. Auch viele Materialfragen sind noch offen. Niemand weiss, wie man am besten ein Millionen Grad heisses Plasma mit so grossem Volumen kontrolliert.

Und schliesslich soll Iter das radioaktive Tritium, das er zum Brennen braucht, teils selbst erzeugen; auch das ist Neuland. Bei Iter gehe es um mehr als Wissenschaft, meint Steve Lisgo. «Iter zeigt, wie wir Menschen Dinge tun; wie wir Probleme lösen, die über Rasenmähen hinausgehen», sagt er.

Iter war von Anfang an hochpolitisch

Die Schwierigkeiten sind bedrückend. Jede kleine technische Unstimmigkeit kann monatelange Verzögerungen bedeuten – wenn sie rechtzeitig entdeckt wird. Und das ganze Projekt gefährden, wenn nicht. Denn wenn Iter endlich den Betrieb aufnimmt, werden enorme Kräfte walten. Und erst recht später, wenn die Ingenieure zusätzlich zum Wasserstoff-Isotop Deuterium dessen radioaktiven Cousin Tritium als Brennstoff zuleiten, sodass die Fusion zündet und massenhaft Deuterium- und Tritium-Kerne zu Helium verschmelzen. Dafür soll das Plasma bis zu 200 Millionen Grad Celsius heiss werden.

Das Zentrum der Sonne erreicht gerade mal 15 Millionen Grad. Kein bekanntes Material im Universum wäre in der Lage, solchen Temperaturen standzuhalten, darum muss das Plasma im Vakuum schweben, festgehalten von starken Magneten und einem inneren Strom. Eine solche Höllenmaschine erlaubt wenig Spielraum für Fehler.

Zudem leidet das Projekt seit dem Start in den Achtzigerjahren unter Managementproblemen, Bürokratie und Chaos. Als die USA 1999 ausstiegen, war Iter so gut wie am Ende. Erst nachdem 2001 ein abgespecktes Design beschlossen wurde, das nur noch rund fünf Milliarden US-Dollar kosten sollte, kamen die Amerikaner zurück an Bord. Dass dieser Kostenvoranschlag für ein Forschungsprojekt dieser Grössenordnung absurd ist, hätte man sich denken können; schon die Kosten des neuen Berliner Flughafens werden derzeit auf 6,5 Milliarden Euro geschätzt. Ganz zu schweigen von der Internationalen Raumstation ISS, die bis heute rund 150 Milliarden Dollar gekostet hat, ohne ein einziges irdisches Problem zu lösen.

Aber auch eine realistischere Kalkulation hätte Iter mit Sicherheit gerissen. Das liegt auch daran, dass Iter von Anfang an hochpolitisch war. 1985 hatten Ronald Reagan und Michail Gorbatschow das Projekt zur friedlichen Nutzung der Kernfusion als Energiequelle angestossen. Die Sowjetunion brach zusammen, weitere Länder traten bei, heute sind mit der EU, den USA, China, Japan, Korea, Russland und Indien sieben Partner an Bord.

«Das kann das Projekt töten»

Aber das Ausgleichsdenken des Kalten Krieges blieb. Weil als Standort schliesslich Südfrankreich beschlossen wurde, bestanden die Japaner darauf, den Generaldirektor zu stellen. Von 2005 bis 2015 leiteten Kaname Ikeda und später Osamu Motojima das Iter-Unternehmen. Keiner der beiden bekam das Projekt in den Griff, und nach zehn Jahren Missmanagement lag Iter wieder am Boden – die Kosten mehr als verdreifacht, der Start weit in die Zukunft verschoben. Nach einem vernichtenden externen Überprüfungsbericht wurde 2015 der Franzose Bernard Bigot als neuer Direktor ernannt. Er sollte Iter retten. Zwei Jahre später bestätigen die meisten, dass diese Mission auf ganz gutem Wege ist.

Bigot, ein erfahrener Forschungsmanager mit einem hageren Gesicht und wachen Augen, sitzt in seinem grossen Büro mit Panoramablick auf die Baustelle. Natürlich weiss er, dass um ihn ein regelrechter Mythos entstanden ist; viele halten ihn für einen Wundertäter. Man kann nicht ganz ausschliessen, dass er selbst das ähnlich sieht, wenn man mit ihm spricht. Bigot gibt sich wenig Mühe, seine Verdienste kleinzureden.

Mehr als 2000 Arbeiter bauen derzeit den Fusionsreaktor auf einem 180 Hektar grossen Gelände. Foto: ITER Organization/EJF Riche

Aber sie sind tatsächlich auch beträchtlich. Schon vor seinem Antritt hatte er zur Bedingung gemacht, dass die Struktur von Iter geändert werde. Als Direktor wollte er technische Entscheidungen selbst fällen können, statt alles erst mit allen sieben Partner-Fusionsbehörden auszudiskutieren. Er hat auch das Projektmanagement professionalisiert; mittlerweile gibt es einen klaren Zeitplan. Das Startjahr 2025 sollte gehalten werden, wenn keine grösseren Katastrophen mehr passieren, Wenn etwa die US-Regierung unter Donald Trump beschliessen sollte, aus Iter auszusteigen: «Das kann das Projekt töten», sagt Bigot. Auf diplomatischer Ebene tut er alles, damit das nicht passiert.

Doch selbst wenn von nun an alles nach Plan läuft, ist nicht klar, ob Iter jemals Erfolg haben wird. Der Reaktor ist noch kein Prototyp für ein echtes Kraftwerk, das müsste noch einmal erheblich grösser sein. Über ein entsprechendes Folgeprojekt namens Demo wird bereits geredet. Es dürfte mindestens bis 2070 dauern, bis erste kommerzielle Reaktoren den Betrieb aufnehmen könnten.

Wie aber sieht die Welt dann aus? Wenn das Zwei-Grad-Klimaziel eingehalten werden soll, müsste der Umbau des Energiesystems weg von Kohle, Gas und Öl schon lange vorher weitgehend erledigt sein. Wenn das gelingt, wäre bis dahin die Energieversorgung mit billigen Erneuerbaren und Speichern gedeckt, das Problem gelöst und die teuren und unflexiblen Reaktoren überflüssig. Andererseits könnte die Kernfusion eine der letzten Hoffnungen der Menschheit sein, wenn der Komplettumbau doch scheitert. Und sie könnte die Erneuerbaren ergänzen; etwa dort, wo der Platz knapp ist oder Wind und Sonne Mangelware. Iter ist eine Art Versicherung: im Idealfall überflüssig, im Notfall entscheidend.

«So viele Energiequellen gibt es eben nicht»

Bernard Bigot hält es wie viele seiner Kollegen für wahrscheinlich, dass dieser Notfall eintritt, alles andere tut er als Träumerei ab. «Wir brauchen eine Alternative zu fossilen Energien», sagt er. Aber so eine emissionsfreie Alternative müsse stetig und zuverlässig Energie produzieren, so wie es heute Kohle- oder Atomkraftwerke tun. «Und so viele Energiequellen gibt es eben nicht.»

Auch nach Bigots Reformen bleibt die Struktur von Iter ein Albtraum. Denn jeder der sieben Partner will sich den Zugang zu der neuen Technologie sichern. Darum wird ein Grossteil der Beiträge nicht wie bei anderen Kooperationen in Form von Geld bezahlt, sondern als Sachleistung, damit auch das Know-how später weltweit verteilt ist. Die Idee dahinter: Wenn alle in der Lage sind, die wichtigsten Komponenten herzustellen, könnten vergleichsweise schnell überall kommerzielle Reaktoren entstehen. Die Kapazitäten könnten entsprechend gross sein, die Preise durch die Konkurrenz im Rahmen bleiben.

Aber wenn es heute darum geht, nur einen ersten Versuchsreaktor zusammenzubekommen, wirkt die Regelung kafkaesk. Es wird von Meetings erzählt, in denen identische Komponenten von einem halben Dutzend Herstellern präsentiert werden; eine einzige erreicht die nötigen Anforderungen. Jeder Projektmanager, der einigermassen bei Trost ist, würde diese bestellen. Bei Iter jedoch muss man abwarten, bis die anderen Hersteller es auch hinbekommen.

«Nicht der effizienteste Weg, es zu machen»

Was so ein Modell in der Praxis bewirkt, kann man in der Halle sehen, in der die grossen äusseren, ringförmigen Magnetspulen hergestellt werden. Neben der riesigen Vakuum-Kältekammer, die einmal die tiefgekühlten Magneten und das heisse Plasma einschliessen soll, sind diese Spulen die einzigen Komponenten, die direkt hier in Cadarache hergestellt werden.

Projektleiter Kevin Smith steigt in einen Schutzanzug. Dann öffnet er die Tür zu dem riesigen Reinraum innerhalb der Halle, in dem die supraleitenden Spulen aufgewickelt werden. Die geringste Metallverunreinigung wäre hier fatal. Drinnen werden die viele Meter breiten Spulen minutiös aufgewickelt; das dauert jeweils Monate, technisch wäre es komplex genug.

Obendrein aber ist das Projekt auf komplizierte Weise zwischen Russland, China und der Europäischen Union aufgeteilt. «Nicht der effizienteste Weg, es zu machen», gibt Smith zu. «Es funktioniert, aber es ist schwierig.» Auch für ärgerliche Probleme findet sich eine Lösung. Immerhin ist Iter auch das lateinische Wort für «der Weg», und je mehr Menschen man in Cadarache trifft, desto passender wirkt der Name.

Die italienische Ingenieurin Rossella Rotella zum Beispiel ist dafür zuständig, dass am Ende alle Teile perfekt zusammenpassen. Mit etwas Verspätung hetzt sie in einen abgedunkelten Konferenzraum, wo ihr Kollege 3-D-Brillen aushändigt. Auf einem raumhohen Bildschirm erscheint das Innere des Reaktors mit allen verschiedenen Komponenten, dreidimensional und steuerbar. Wenn Rotella hier mit den anderen Experten diskutiert, kann sie in diesem Raum virtuell durch den Reaktor fliegen und alles zusammenbauen und auseinandernehmen.

Ihr sechsjähriger Sohn habe ihr sehr geholfen, witzelt sie: «Wir machen viele Puzzles.» Nur dass es hier ein dreidimensionales Puzzle ist, eigentlich sogar vierdimensional, denn die Teile müssen auch zur passenden Zeit fertig werden. Das ist kompliziert. Schon darum müsse man die Dinge aufteilen, meint Rotella. Ja, vielleicht gebe es einen besseren Weg, so ein Projekt zu organisieren. «Aber das hier ist der Weg, den wir gefunden haben.»

Erstellt: 16.01.2018, 20:57 Uhr

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Iter-Glossar

Kernfusion: Eine Reaktion, bei der Atomkerne verschmelzen und dabei Energie abstrahlen.

Plasma: Auf Millionen Grad erhitzter Wasserstoff, bei dem sich Elektronen und Atomkerne trennen.

Tokamak: Donut-förmige innere Kammer des Fusionsreaktors, in der das Plasma in der Schwebe gehalten wird.

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