Ein bemerkenswertes Zusammentreffen von Durchbrüchen in der Kernfusion in dieser Woche signalisiert beispiellosen Schwung in Richtung kommerzieller sauberer Energie, wobei drei Meilensteine bedeutende Fortschritte bei verschiedenen Fusionsansätzen demonstrieren.
Das in Tokio ansässige Unternehmen Helical Fusion gab den Abschluss einer Serie-A-Finanzierungsrunde in Höhe von 15 Millionen US-Dollar bekannt, wodurch sich das Gesamtkapital auf 35 Millionen US-Dollar erhöht, während es die Entwicklung des weltweit ersten stationären Netto-Energie-Fusionskraftwerks beschleunigt. Die Finanzierung wird das Helix-Programm des Unternehmens unterstützen, das die Inbetriebnahme des Helix Kanata Pilotreaktors bis zu den 2030er Jahren anstrebt. Im vergangenen Jahr warben Unternehmen 2,64 Milliarden US-Dollar ein, wodurch sich die Gesamtinvestition der Branche auf 9,7 Milliarden US-Dollar erhöht.
Der Ansatz des Startups konzentriert sich auf die Stellarator-Technologie, die magnetische Einschließung nutzt, um inhärent stabilen, kontinuierlichen Plasmabetrieb zu schaffen. Laut CEO Takaya Taguchi stellt die Technologie “eine weitere Sonne” auf der Erde dar und “den ultimativen Schritt in der Energiereise der Menschheit”. Das Stellarator-Design ermöglicht kontinuierlichen Betrieb, was es von anderen Fusionsmethoden unterscheidet und es zu einem ernsthaften Kandidaten für zuverlässige, langfristige Energieproduktion macht.
Zweimal Japan, einmal USA
Hamamatsu Photonics und Ex-Fusion demonstrierten eine essenzielle Technologie für die Laserfusionsforschung, indem sie nach eigenen Angaben das weltweit erste Experiment durchführten, bei dem Ziele eine Stunde lang kontinuierlich mit hochenergetischen gepulsten Lasern bestrahlt wurden. Der Durchbruch beinhaltet die Aufrechterhaltung einer 10-Hz-Laser-Wiederholungsrate bei gleichzeitiger präziser Anvisierung beweglicher Brennstoffsimulanzien – ein kritischer Schritt hin zur praktischen Laserfusions-Energieerzeugung.
Das Experiment stellt einen Wechsel von der Einzelschuss-Laserbestrahlung zur kontinuierlichen Pulslaser-Bestrahlung dar, von der die Forscher erwarten, dass sie zum Mainstream für zukünftige Fusionsenergiesysteme wird. Laut den Unternehmen könnte eine Stunde Laserexposition bei erfolgreicher Skalierung mit echten Brennstoffzielen etwa 40.000 Kernfusionsreaktionen hervorbringen.
Diese Entwicklung adressiert eine Schlüsselbegrenzung aktueller Laserfusionssysteme. Während die U.S. National Ignition Facility einen Netto-Energiegewinn aus Fusionsreaktionen erreicht hat, kann sie aufgrund von Kühlbeschränkungen nur alle acht Stunden einmal feuern. Ex-Fusions Ansatz zielt darauf ab, kontinuierliche Fusionsreaktionen zu ermöglichen, die eine Stunde oder länger andauern.
Der Praxistauglichkeit einen Schritt näher
Ein vom Los Alamos National Laboratory geleitetes Team, das mit dem Lawrence Livermore National Laboratory zusammenarbeitete, erreichte Fusionszündung unter Verwendung eines bahnbrechenden THOR (Thinned Hohlraum Optimization for Radflow) Diagnosesystems. Das am 22. Juni in der National Ignition Facility durchgeführte Experiment erzeugte 2,4 Megajoule Energie und schuf einen selbsterhaltenden „brennenden Plasma”-Zustand.
Das THOR-System integriert Fenster in den Hohlraum des Fusionsziels, die hochenergetischen Röntgenstrahlen das Entweichen ermöglichen, während die für die Fusionszündung notwendigen Bedingungen aufrechterhalten werden. Diese Innovation ermöglicht Doppelzweck-Experimente, die sowohl Fusion erreichen als auch Röntgenstrahlungsquellen für Materialtests unter extremen Bedingungen bereitstellen.
„Dies ist ein bedeutender Durchbruch, der unsere Fusionswissenschaft und 3D-Modellierungsfähigkeiten vorantreibt”, sagte Los Alamos-Physiker Joseph Smidt. Die Errungenschaft bestätigt, dass die Leistung auf Zündungsniveau auch bei modifizierten Zielkonstruktionen aufrechterhalten werden kann, was neue experimentelle Möglichkeiten für die Fusionsforschung eröffnet.
Vom Labor zur Anwendung
Die Konvergenz dieser drei Durchbrüche spiegelt eine breitere Industriedynamik wider, wobei 84% der Fusionsunternehmen glauben, dass kommerzielle Fusionselektrizität vor 2040 das Stromnetz erreichen wird, und 53% eine Einführung bis 2035 anstreben. Kombiniert mit Rekordinvestitionsniveaus und sich ausweitender internationaler Zusammenarbeit deuten die Entwicklungen dieser Woche darauf hin, dass Fusionsenergie von einer Laboratoriumskuriosität zu einer kurzfristigen kommerziellen Realität übergeht.
Auch in Deutschland arbeiten mehrere Unternehmen an der Entwicklung von Kernfusionsenergie, darunter Start-ups wie Marvel Fusion, Focused Energy, Proxima Fusion und Gauss Fusion. Auch Forschungseinrichtungen wie das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) und das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) sind in diesem Bereich nicht nur aktiv, sondern sogar führend.
Lesen Sie dazu auch einen weiterführenden Artikel der Branchenseite 
Fusions Industry Association.