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Kernfusion am Iter: "Dann kam der Schock"

Saubere Energie im Überfluss ist das Versprechen der Kernfusion. Deren Vorzeigeprojekt, das Iter, hat aber große Probleme – mit undichten Leitungen und Modulen, die nicht passen.



Die Sensationsmeldung, dass in den USA mit laserbasierter Trägheitsfusionerstmals mehr Energie erzeugt als hineingegeben wurde, hat zu einem regelrechten Fusionshype geführt. In zehn Jahren, sagte etwa Forschungsministerin Bettina Stark-Watzinger (FDP), könne das erste Fusionskraftwerk für saubere und günstige Energie ans Netz gehen.

Weniger Euphorie herrscht hingegen am Iter: Die Anlage in Südfrankreich, in der erstmals Kernfusion im industriellen Maßstab getestet werden soll, hat Probleme. Sie drohe zu einem rekordverdächtigen Desaster zu werden, berichtete das US-Wissenschaftsmagazin Scientific American kürzlich.

Ein Desaster sieht man beim Iter nicht. Aber Probleme hat das Projekt durchaus, vor allem mit kaputten und nicht passenden Teilen. Vieles sei fertig, jedoch man habe einige Reparaturen vor sich, wie eine Mitarbeiterin Golem.de sagte. Das erste Fusionsplasma wird nicht wie geplant 2025 kommen.

Der Iter verzögert sich

Vor wenigen Jahren sah es noch so aus, als sei der Iter endlich auf einem guten Weg (pun intended: Iter ist das lateinische Wort für Weg). Plötzlich kamen jedoch Katastrophenmeldungen aus Cadarache in Südfrankreich: Zeitplan- und Budgetüberschreitungen drohten, den Iter "zum am meisten verzögerten – und kostspieligsten – Wissenschaftsprojekt der Geschichte zu machen", schrieb Scientific American.

Gegen einen Teil der Kritik wehrt man sich bei Iter: Der Ton des Artikels sowie der Vorwurf, intransparent zu sein, seien unfair. Sachlich hingegen sei an dem Artikel nichts auszusetzen, gibt man unumwunden zu. Das im Sommer 2020 angelaufene Assembly Programm des Reaktors ist derzeit ausgesetzt.

Bis Herbst vergangenen Jahres lief der Bau der Reaktorkammer reibungslos voran: Nach Verzögerungen durch die Covid-19-Pandemie wurde im Mai 2020 die Bodenplatte des Kryostat in die Tokamak-Grube abgesenkt. Der Kryostat ist die Kühl- und Vakuumkammer und bietet strukturelle Unterstützung für die Fusionskammer, den Tokamak. Die in Indien gefertigte Bodenplatte ist mit einem Gewicht von 1.250 Tonnen die schwerste Komponente der Anlage.

Erst lief alles wie geschmiert – dann nicht mehr

Anschließend wurde das erste Modul der Vakuumkammer montiert. Sie wird aus neun Modulen zusammengesetzt. Jedes von ihnen ist 16 Meter hoch und über 300 Tonnen schwer. "Die nächsten Module hingen schon am Kran, um eingebaut zu werden. Das lief alles wie geschmiert", erzählt die Mitarbeiterin. "Dann kam der Schock."

Zwei große Probleme musste Pietro Barabaschi im vergangenen Winter bekannt geben – quasi als erste Amtshandlung, denn er ist erst im September 2022 Generaldirektor der Iter Organisation, als Nachfolger des im Mai 2022 verstorbenen Bernard Bigot.

Das erste betrifft die Kühlleitungen an dem Schutzschild, der die supraleitenden Magnete gegen die Vakuumkammer abschirmen soll. In der Kammer entsteht 150 Millionen Grad heißes Plasma aus den Wasserstoffisotopen Deuterium (D) und Tritium (T). Die supraleitenden Magnete halten es in der Schwebe, damit es nicht mit den Wänden der Reaktorkammer in Kontakt kommt.

Der Schutzschild, der die Reaktorkammer gegen die Magnete isoliert, wird mit flüssigem, also etwa minus 270 Grad Celsius kaltem Helium gekühlt, das in Leitungen zirkuliert. Da sollten möglichst keine Fehler auftreten.

Die aber fanden Iter-Mitarbeiter.

Das Sektormodul wird ausgebaut

Bei Tests stellten sie fest, dass die Kühlleitungen das Vakuum nicht hielten. Die Teile kamen aus Südkorea. Zwischen Fertigstellung und Einbau verging eine gewisse Zeit, in der Korrosionsschäden entstanden. Sie sind offenbar bei der Fertigung mit dem falschen Imprägnierungsmittel gespült worden.

Unglücklicherweise wurden die Schäden erst festgestellt, als die Leitungen bereits montiert waren. "Wir haben uns also entschieden, diese Kühlleitungen wieder abzubauen", erzählt die Iter-Sprecherin. Das passiere gerade. Dann müssten neue Leistungen gefertigt werden.

Das zweite Problem betrifft drei bereits gelieferte Module der Vakuumkammer. Diese seien nicht präzise genug gefertigt worden. Das bedeutet, es gab größere Probleme, sie zusammenzuschweißen. Die Abweichungen betrugen einige Millimeter.

Zu viel, um sie zu ignorieren. Deshalb fiel der Entschluss, das tonnenschwere Modul wieder aus der Baugrube zu entfernen. Die Module sollen noch einmal überprüft und dann repariert werden. Die Reparaturen werden vor Ort in Cadarache ausgeführt.

Im Winter hatte Barabaschi davon gesprochen, dass die Behebung der Probleme "keine Frage von Wochen, sondern von Monaten, sogar Jahren" sein werde. Eigentlich sollte es laut Plan 2025 das First Plasma geben. Das wird aber nicht passieren. Eine weitere Folge der Mängel: Die in dem Plan auf 20 Milliarden US-Dollar begrenzten Kosten werden übertroffen.

Immerhin: Es sei besser, dass die Probleme nicht später aufgetreten seien, wenn mehr Komponenten in der Tokamak-Grube verbaut gewesen wären. "Natürlich sind wir möglichst realistisch gewesen. Wir wussten, was wir tun. Trotzdem gibt es immer noch viele Unbekannte in dieser Gleichung", sagt die Mitarbeiterin. "Vielleicht waren wir zu optimistisch."

Eine große Unbekannte, mit der die Projektverantwortlichen stets auseinandersetzen müssen, ist die Weltlage. Schließlich arbeiten an dem Projekt 33 Nationen mit. Darunter auch Russland.

Der Krieg in der Ukraine und der Iter

Der Krieg in der Ukraine hat den Iter indes nicht beeinträchtigt. Ende vergangenen Jahres versicherte Anatoli Krasilnikow, bei der Föderalen Agentur für Atomenergie Russlands (Rosatom) für Iter zuständig, der staatlichen russischen Nachrichtenagentur Tass, dass Russland seinen Verpflichtungen nachkommen werde, die zugesagten Komponenten für den Iter zu liefern.

Ein Boykott hätte das Projekt ernsthaft gefährdet: Russland fertigt und liefert Komponenten, ohne die der Iter nicht auskommt, wie eine 160 Tonnen schwere Magnetspule oder Elemente für das Vakuumgefäß. Die Spule wurde Anfang dieses Jahres planmäßig geliefert.

Russland hat ein besonderes Verhältnis zum Iter: Das Projekt hatte Michail Gorbatschow, damals Staats- und Parteichef der Sowjetunion, 1985 beim Gipfeltreffen mit US-Präsident Ronald Reagan vorgeschlagen. 35 Länder sind am Iter beteiligt, darunter neben Russland die Mitglieder der Europäischen Union, Großbritannien, China, die USA und Japan.

Seit Anfang 2007 wird gebaut

Die Planungen begannen 1988 unter der Ägide der Internationalen Atomenergie-Organisation (International Atomic Energy Agency, IAEA) am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching. 2001 stand das endgültige Design. 2005 fiel die Entscheidung für den Standort in Südfrankreich, wo seit Anfang 2007 gearbeitet wird.

Die aktuellen Krisen sind nicht die ersten, die das Projekt überstehen muss. Mehrfach stand es auf der Kippe: 1999 verließen die USA das Projekt, 2003 Kanada, gerade als die USA wieder eingestiegen waren. Nach dem schweren Erdbeben 2011 war Japan eine Zeit lang nicht in der Lage, Komponenten zu fertigen und rechtzeitig zu liefern. Aufträge mussten anderweitig vergeben werden.

Es wird auch dieses Mal weitergehen.

Wie geht es weiter am Iter?

Jahre, wie Barabaschi befürchtet hat, werden die Reparaturen voraussichtlich nicht dauern. Das Iter-Team rechnet damit, dass die Arbeiten am Hitzeschild und den Modulen der Vakuumkammer etwa ein bis anderthalb Jahre dauern werden.

"Das hier ist Forschung. Bei Forschung holt man sich manchmal eine blutige Nase, weil ein Experiment nicht funktioniert oder weil Komponenten, die man bestellt hat, nicht so funktionieren, wie man gehofft hat", sagt die Iter-Mitarbeiterin. "Da muss man sich wieder aufrappeln und eine Lösung finden. Die haben wir – und jetzt geht es wieder weiter."

Was in dem Rummel um die Probleme am Tokamak untergegangen ist: Der ist zwar das Kernstück, aber Iter besteht nicht nur aus dem Reaktor. Zu der Anlage gehören noch viele andere Einrichtungen wie etwa das Umspannwerk, die Kühlwasseranlage oder das Kontrollgebäude. Diese Teile des Projekts sind Ende des Jahres einsatzbereit.

Was den Tokamak angeht, so arbeite ein internationales Experten-Team, das Technical Review Meeting, gerade einen neuen Zeitplan aus. Die Verzögerung soll aufgeholt werden, indem das Programm etwas umgestellt werden soll. So soll etwa das Erreichen der vollen Leistungsfähigkeit von Iter anders gestaltet werden.

Der neue Zeitplan wird voraussichtlich im November beim Iter Council veröffentlicht.

ein Bericht von Werner Pluta
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