Eine neue Technologie könnte uns den Durchbruch in der Kernfusion bringen. Was das mit extrem lauten Krebsen zu tun hat? Lest weiter!
Kernfusion ist mittlerweile fast schon ein geflügelter Begriff – die Technologie verspricht uns gigantische Mengen an Energie und das ohne Risiko einer Kernspaltung und ohne radioaktiven Müll. Doch der richtige Durchbruch ist bislang noch nicht gelungen. Jetzt hat ein britisches Unternehmen eine Technik entwickelt, die vielversprechend erscheint.
Wie die Natur die Forschung inspiriert
Kurioserweise hat dieser Durchbruch etwas mit einem Krebs zu tun. Technische Fortschritte wurden schon oft durch Vorgänge in der Natur inspiriert – und die Fähigkeiten des sogenannten Knallkrebs sind tatsächlich so unglaublich, dass sie quasi prädestiniert sind, als Grundlage für einen technologischen Durchbruch zu dienen.
Der Name dieser Krebsart sagt es schon: Sie sind in der Lage, extrem laute Geräusche zu erzeugen. Verantwortlich dafür ist ein spezieller Mechanismus ihrer Scheren. Durch eine schnelle Bewegung und ein Verhaken der Scheren wird eine Blase im Wasser erzeugt, eine sogenannte Kavitationsblase, die durch das ruckartige Lösen der Scheren kurz darauf implodiert. Das klingt wenig aufregend, hat es aber in sich: Es entstehen Lichtblitze und Temperaturen von mehreren 1.000 Grad. Der Rekord liegt bei einer Messung von knapp 4.700 Grad. Der Effekt ist so heftig, dass er im zweiten Weltkrieg sogar die Sonargeräte des Militärs zur Ortung von U-Booten störte.
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Krebse: Lauter Knall für die Paarung
Die Knallkrebse nutzen diesen Vorgang für zahlreiche Zwecke: Zum Beutefang, für Paarungskämpfe und auch zur Kommunikation mit Artgenossen. Gut, dass diese Krebse nicht besonders groß werden, ansonsten hätte wohl schon der ein oder andere Schwimmer am Strand eine böse und laute Überraschung erlebt. Die Fähigkeit der Knallkrebse ist faszinierend, aber was hat sie denn nun mit der Kernfusion zu tun?
Gemäß des Lawson-Kriteriums müssen Atome zur Kernfusion extremem Druck oder hoher Bewegungsenergie, etwa durch Hitze ausgesetzt sein. Auf der Erde benötigen wir dafür enorme Mengen an Energie. Der bisherige Ansatz zur Trägheitsfusion war es, einen großen teuren Laser zur Zündung zu nutzen.
Das britische Unternehmen First Light Fusion hat sich eine kreative Alternative für diesen Prozess ausgedacht: Sie wollen die Fusionszündung durch ein Hochgeschwindigkeits-Projektil auslösen! Beschossen wird ein 10 mm kleiner Würfel, der sich im freien Fall im Reaktor befindet. In diesem Würfel befindet sich eine kleine Brennstoffkapsel mit Wasserstoff. Durch die Wucht des Aufpralls entsteht ein enormer Druck, der die Fusion startet. Eine Besonderheit ist der Würfel selbst. Dieser fungiert als eine Art Verstärker, welcher die Schockwellen auf die Oberfläche der Brennstoffkapsel verteilt. Im Gegensatz zur Laser-Kernfusion wird der Brennstoff also nicht nur aus einer, sondern aus mehreren Richtungen zusammengedrückt. Im Moment ist das Verfahren noch Theorie, doch sollte es tatsächlich wie geplant funktionieren, könnte man die Kosten für die Zündung um den Faktor 4 verringern!
First Light Fusion macht Kernfusion kommerziell
Der Mechanismus von First Light ähnelt also wirklich dem des Knallkrebs: Dessen Schere schnappt mit solcher Kraft und Geschwindigkeit zu, dass der Krebs eine Schockwelle im Wasser auslöst. Das Wasser wird regelrecht “zerrissen”, wodurch sich für einen sehr kurzen Moment eine Gasblase bildet, die in ihrem Inneren kurzzeitig Temperaturen von mehreren 10.000 Grad erreicht. Ob den kleinen Knallkrebsen bewusst ist, was für geniale Wissenschaftler sie eigentlich sind? Vielleicht lebt ja irgendwo auf dem Meeresboden ein Exemplar mit dem Namen Albert Knallstein oder so.
Bei First Light Fusion wird aber noch einiges an Arbeit und Forschung investiert werden müssen, um das Prinzip marktreif werden zu lassen. Der Physiker Dr. Ben Miles prognostiziert, dass es von diesem Zeitpunkt an noch etwa zehn Jahre dauern wird, bis die Knallkrebsfusion kommerziell nutzbar ist. Im Vergleich zu anderen Fusionsprojekten ist das ein extrem kurzer Zeitraum. Zum Vergleich: Am Fusionsreaktor ITER in Frankreich rechnet man erst in den 2050er Jahren mit wirklich erheblichen Energiegewinnen, die kommerziell nutzbar sind. Wenn sich die Erwartungen bewahrheiten, ist die Technologie von First Light Fusion also unsere beste Hoffnung auf den dringend ersehnten Energiedurchbruch.
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