Ein künftiges Fusionskraftwerk könnte weit mehr leisten als nur Strom zu erzeugen: Seine Neutronen könnten auch bestimmte Brennstoffe für Nuklearbatterien herstellen.
Diese Batterien haben kaum etwas mit denen eines Telefons oder Autos zu tun. Sie beziehen ihre Energie aus dem natürlichen Zerfall radioaktiver Atome. Bei dieser Umwandlung werden kontinuierlich Wärme oder Teilchen freigesetzt, deren Energie über Jahre oder sogar Jahrzehnte in Elektrizität umgewandelt werden kann.
Künstlerische Darstellung des experimentellen ITER-Fusionsreaktors, der auf einem Tokamak basiert, um ein Plasma mithilfe magnetischer Felder einzuschließen.
Quelle: U.S. Department of Energy / Wikimedia Commons — gemeinfrei
Plutonium-238 wird bereits seit mehr als 60 Jahren verwendet, um Geräte fernab jeder Steckdose mit Energie zu versorgen. Mehrere Raumsonden nutzen diese Technologie. Das Problem ist die verfügbare Menge: Die weltweite Produktion, die für diese Anwendungen geeignet ist, liegt heute bei nur wenigen Kilogramm pro Jahr.
Forschende untersuchen einen anderen Weg mithilfe der Fusion von Deuterium und Tritium, zwei Formen von Wasserstoff. Diese Reaktion erzeugt hochenergetische Neutronen mit einer Energie von etwa 14 MeV. In einem künftigen Kraftwerk würden sie eine den Reaktor umgebende Hülle durchqueren. Die Wissenschaftler schlagen vor, dort Materialien einzubringen, die sich unter ihrer Einwirkung umwandeln können.
Computersimulationen zeigen, dass diese Neutronen mehrere radioaktive Elemente erzeugen könnten, die sich für langlebige Energiequellen eignen. Dazu gehören das bereits verwendete Plutonium-238, aber auch Plutonium-236, Uran-232 und Blei-210. Einige Reaktionswege könnten außerdem die für weitere Reaktionen erforderlichen Materialien herstellen.
Die berechneten Mengen sind im Vergleich zur heutigen Produktion sehr hoch. Bei einer Fusionsleistung von einem Gigawatt über ein Jahr erreichen einige Konfigurationen mehrere Tonnen Plutonium-238. Andere Brennstoffe würden je nach dem um den Reaktor platzierten Material in Mengen von mehreren Dutzend oder Hunderten Kilogramm erzeugt.
Mit anderen Worten: Die Anlage würde einen Teil der bei der Fusion bereits erzeugten Neutronen nutzen, um einen weiteren Energieträger herzustellen. Einige der untersuchten Produkte könnten pro Masse mehr Energie liefern als ihre heutigen Gegenstücke. Auf diese Weise ließen sich Energiequellen mit Leistungen von wenigen Kilowatt bis hin zu deutlich höheren Leistungen als bei herkömmlichen Nuklearbatterien synthetisieren.
Auch die Handhabung der gewonnenen Produkte wirft Fragen auf. Mehrere Reaktionswege erzeugen Materialien, die viel Wärme oder durchdringende Strahlung abgeben, wodurch ihre Verarbeitung aufwendig wird.