Chinas Fusionsdurchbruch: Eine neue Ära für saubere Energie?

Der Funke: Chinas rekordverdächtiges Fusionsexperiment

#

Am 20. Januar 2025 feierten Wissenschaftler am Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) in China, Spitzname “künstliche Sonne”, einen historischen Meilenstein. Der Reaktor hielt eine überhitzte Plasmaschleife bei 100 Millionen Grad Celsius für 1.066 Sekunden aufrecht – fast 18 Minuten – und übertraf damit seinen bisherigen Weltrekord von 403 Sekunden aus dem Jahr 2023 um mehr als das Doppelte. Diese bahnbrechende Leistung, die dem konstanten Brennen eines winzigen Sterns in einem Magnetkäfig ähnelt, bringt die Menschheit der Nutzung der Kernfusion, dem gleichen Prozess, der die Sonne antreibt, für saubere, unbegrenzte Energie deutlich näher.

Der Durchbruch wurde durch revolutionäre Verbesserungen am Heizsystem von EAST ermöglicht, das jetzt mit der doppelten ursprünglichen Kapazität arbeitet – das entspricht der Energieabgabe von 140.000 Haushaltsmikrowellenöfen. Laut Song Yuntao, Direktor des Instituts für Plasmaphysik, stellt dieser bemerkenswerte Fortschritt einen “entscheidenden Schritt” zur Entwicklung fortschrittlicher Reaktoren dar, die Plasma für Tausende von Sekunden aufrechterhalten können, eine wesentliche Voraussetzung für die praktische Erzeugung von Fusionsenergie.

Der lange Weg zur Fusion: Eine globale Suche

#

Die Kernfusion fasziniert Wissenschaftler seit den 1950er Jahren. Im Gegensatz zur Kernspaltung, die Atome spaltet (und radioaktiven Abfall erzeugt), kombiniert die Fusion leichte Atome wie Wasserstoffisotope und setzt dabei enorme Energie mit minimalen Umweltauswirkungen frei. Die Nachbildung des Sonnenkerns auf der Erde erfordert jedoch extreme Bedingungen: Temperaturen von über 100 Millionen Grad Celsius und einen präzisen magnetischen Einschluss, um zu verhindern, dass Plasma entweicht.

Meilensteine der Fusionsgeschichte

#

• 1950er–1970er Jahre: Frühe Experimente in der UdSSR und den USA leisteten Pionierarbeit beim magnetischen Einschluss. Das Tokamak-Design, ein ringförmiger Reaktor, entwickelte sich zum vielversprechendsten.
• 1980er–2000er Jahre: Der Joint European Torus (JET) in Großbritannien demonstrierte die Machbarkeit der Fusion, hatte aber mit der Energieeffizienz zu kämpfen.
• 2022: Die U.S. National Ignition Facility (NIF) erzielte einen Nettoenergiegewinn durch lasergetriebene Fusion, allerdings nur für einen Bruchteil einer Sekunde.
• 2025: Chinas EAST bricht den Einschlussrekord und demonstriert den stationären Betrieb, der für zukünftige Reaktoren entscheidend ist.

Die globale Fusionslandschaft: Wer führt das Rennen an?

#

Heute ist die Fusionsforschung ein Mosaik aus nationalen Projekten, internationalen Kooperationen und privaten Unternehmungen.

1. Titanen des öffentlichen Sektors

#

• China: Über EAST hinaus baut China den China Fusion Engineering Test Reactor (CFETR), der bis in die 2030er Jahre eine Leistung von 1 Gigawatt und bis 2050 kommerzielle Anlagen anstrebt. Eine riesige Laserfusionsanlage in Mianyang – 50 % größer als das U.S. NIF – befindet sich ebenfalls im Bau und wirft aufgrund ihres Dual-Use-Potenzials in der Waffenentwicklung Fragen auf.
• ITER (Internationales Konsortium): Das 22-Milliarden-Dollar-Projekt in Frankreich, an dem 35 Nationen beteiligt sind, zielt darauf ab, die Lebensfähigkeit der Fusion bis 2039 zu beweisen. China trägt 9 % des ITER-Budgets und der Technologie bei.
• USA und Europa: Die USA verlassen sich auf NIF und private Startups, während Deutschlands Wendelstein 7-X-Stellarator alternative magnetische Designs erforscht.

2. Disruptoren des Privatsektors

#

• Commonwealth Fusion Systems (USA): Mit einer Finanzierung von 2 Milliarden Dollar plant das Unternehmen bis in die 2030er Jahre eine Anlage im Netzmaßstab in Virginia.
• Tokamak Energy (UK): Partnerschaft mit Regierungen zur Entwicklung kompakter Reaktoren.
• Chinas Hybridmodelle: Staatsnahe Unternehmen wie ASIPP dominieren, aber private Investitionen steigen.

Investmenttrends

#

• Regierungen haben seit dem Jahr 2000 über 50 Milliarden Dollar in die Fusion investiert, wobei China nach 2020 die Ausgaben beschleunigt hat.
• Die private Finanzierung stieg seit 2021 auf 6 Milliarden Dollar, getrieben von der Dringlichkeit des Klimawandels.

Revolutionäre Fortschritte in der Fusionstechnologie

#

Jüngste Durchbrüche in zwei Schlüsselbereichen beschleunigen die Fusionsentwicklung:

1. Hochtemperatur-Supraleiter (HTS)

#

Das Aufkommen von Seltenerd-Barium-Kupferoxid (REBCO)-Bändern hat das Magnetdesign revolutioniert:

• Betrieb bei höheren Temperaturen (≈20K gegenüber 4K für herkömmliche Supraleiter)
• Erzeugung von Magnetfeldern bis zu 20 Tesla (doppelt so hohe Leistung wie bisher)
• Ermöglicht kleinere, effizientere Tokamak-Designs
• Reduzierung der Kühlkosten um 90%

Commonwealth Fusion Systems demonstrierte 2024 einen 20-Tesla-HTS-Magneten und ebnete damit den Weg für kompakte Tokamaks, die eher in Industrieparks passen könnten, als dass sie riesige Anlagen benötigen.

2. KI-gesteuerte Plasmakontrolle

#

Künstliche Intelligenz verändert die Fusionsforschung:

• Echtzeitsteuerung: Deep-Learning-Modelle sagen Plasmastörungen Millisekunden im Voraus voraus und ermöglichen so eine automatisierte Schadensbegrenzung
• Designoptimierung: Genetische Algorithmen erforschen Millionen möglicher magnetischer Konfigurationen
• Digitale Zwillinge: KI-Simulationen reduzieren den Bedarf an physischen Tests und beschleunigen die Entwicklung
• Hardware-Integration: Neuronale Netze optimieren die Stromverteilung und die Kühlsysteme

DeepMinds PlasmaControl AI, die Ende 2024 bei EAST eingesetzt wurde, trug wesentlich zum jüngsten Rekordlauf bei, indem sie eine beispiellose Plasmastabilität aufrechterhielt.

Das Fusionsrennen: Wer wird gewinnen?

#

Der Wettbewerb ist hart, aber die Komplexität der Fusion erfordert Zusammenarbeit.

• Chinas Vorteil: Geschwindigkeit und Umfang. Der rasche Fortschritt von EAST und der ehrgeizige Zeitplan von CFETR positionieren China als Spitzenreiter. Es bestehen jedoch weiterhin Bedenken hinsichtlich der militärischen Anwendungen der Laseranlage.
• USA und Europa: Innovation durch Agilität des Privatsektors. Unternehmen wie CFS nutzen supraleitende Magnete für kleinere Reaktoren, während sich ITER auf die großtechnische Validierung konzentriert.
• Wildcards: Japan und Südkorea zeichnen sich in Nischenbereichen wie der Materialwissenschaft aus, die für den Umgang mit den extremen Bedingungen der Fusion von entscheidender Bedeutung sind.

Dennoch bleibt die Fusion ein “Marathon, kein Sprint”. Selbst Optimisten wie Song Yuntao räumen ein, dass kommerzielle Anlagen noch Jahrzehnte entfernt sind. Der eigentliche Gewinner könnte die Menschheit sein – wenn globale Rivalen Wissen austauschen, um gemeinsame technische Hürden zu überwinden.

Herausforderungen vor uns: Warum die Fusion noch nicht da ist

#

1. Materialwissenschaft: Reaktorwände müssen Neutronenbeschuss und Wärmeflüssen standhalten, die “10-mal schlimmer sind als eine Raketendüse”.
2. Energieeffizienz: Noch kein Reaktor produziert über seinen gesamten Lebenszyklus mehr Energie als er verbraucht.
3. Tritium-Brennstoff: Tritium, ein seltenes Wasserstoffisotop, muss in Reaktoren erbrütet werden – ein Prozess, der im großen Maßstab noch nicht bewiesen ist.
4. Regulatorische Lücken: Sicherheitsstandards für die Fusion sind noch nicht ausgereift, was die Lizenzierung erschwert.

Fazit: Eine fusionsbetriebene Zukunft?

#

Chinas EAST-Durchbruch ist ein Hoffnungsschimmer, der beweist, dass ein nachhaltiger Plasmabetrieb erreichbar ist. Der Erfolg der Fusion hängt jedoch von der globalen Zusammenarbeit ab – dem Austausch von Daten, der Abstimmung von Richtlinien und der Bündelung von Ressourcen. Wie die IAEO feststellt, könnte die Fusion die Energieversorgung revolutionieren, erfordert aber Geduld: “Es ist keine Lösung für 2030, aber die Innovation beschleunigt sich exponentiell.”

Die Konvergenz von HTS-Magneten, KI-Steuerungssystemen und nachhaltigem Plasmaeinschluss deutet darauf hin, dass wir in eine neue Ära der Fusionsforschung eintreten. Obwohl noch erhebliche Herausforderungen bestehen, wird der Weg zur kommerziellen Fusionsenergie immer klarer. Wenn diese Technologien ausgereift sind, könnte sich der Zeitrahmen für die praktische Fusionsenergie als kürzer erweisen als bisher angenommen.

Es gibt keine Verlierer im Rennen um die thermonukleare Fusion – nur einen Planeten voller Menschen, die dringend Energie benötigen.

Quellen

1. Chinesische “Künstliche Sonne” setzt Meilenstein-Rekord für Fusionsenergie (CAS, 2025)
2. IAEO World Fusion Outlook 2024
3. Fusionsdurchbruch: Chinas EAST setzt neuen Plasmarekord (Ever-Growing, 2025)
4. Chinas “Künstliche Sonne” bricht Kernfusionsrekord (Live Science, 2025)
5. IAEO: Fusionsenergie im 21. Jahrhundert (2018)
6. Chinas riesige Fusionsanlage (CNN, 2025)
7. Globale Entwicklung der Fusionstechnologie (MDPI, 2024)
8. EASTs Rekordfeier (CAS, 2025)
9. Fusion Industry Updates (Toward Fusion, 2024)