Sieben Kernfusions-Startups schreiben saubere Energiegeschichte

Brief aus dem Jahr 2073: Vor fünfzig Jahren war Fusionsenergie ein lächerlicher Wunschtraum. Jetzt treibt es alles an. Dr. Tritium führt Sie zurück zu den Pionieren des nuklearen Wohlstands

Von Mark Bergen und Eric Roston

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Der Reaktor von Zap verwendet im Gegensatz zu den meisten Fusions-Startups weder Laser noch Magnete. Der Reaktorkern ist ein langer, schmaler Zylinder. In seiner Vakuumkammer (unten) entzieht ein elektrischer Strom Wasserstoffgas seine Elektronen und erzeugt so ein hochenergetisches Plasma. Es wird durch die Kammer nach unten getrieben. Die Plasmawolke kollabiert zu einer Säule und wird von einem Strom durchströmt, der stark genug ist, um das Magnetfeld zu erzeugen, das sie einschließt und verdichtet.

Die Version eines Tokamaks dieser Firma sieht aus wie ein Apfelkern. Es ist Teil einer kugelförmigen Maschine, die ein sogenanntes starkes toroidales Magnetfeld nutzt – im Grunde eine Reihe donutförmiger Magnete. Diese Magnete, die mit einigen Hochtemperatur-Supraleitern arbeiten, enthalten das Plasma und sammeln Neutronen. Das kompaktere Gerät sei billiger und könne Plasma besser manipulieren als andere Modelle, sagt Tokamak.

Marvel setzt auf eine Schiffsladung Laser. Kurze Laserstrahlen werden in einer Kammer sehr schnell gedehnt und komprimiert – eine Methode namens Chirped Pulse Amplification – und dann in einen Reaktor geschossen, der mit Marvels Treibstoff, einer Mischung aus Wasserstoff und Bor, gefüllt ist. Marvel war jünger als seine Hauptkonkurrenten und hatte bis 2023 nicht über das Labor hinaus expandiert. Das Unternehmen hatte jedoch mehr als 2.000 Experimente durchgeführt und plante, bis zum Jahresende seine erste Einrichtung zu eröffnen.

General baute eine riesige, futuristische Dampfmaschine. Der Reaktionsprozess beginnt in einem riesigen Tank, der mit flüssigem Metall (Blei und etwas Lithium) gefüllt ist und heftig herumgewirbelt wird, um einen Hohlraum zu bilden. Anschließend pumpen Kolben Wasserstoffplasma ein und erhitzen es auf über 100 Millionen Grad Celsius. Das Unternehmen führt Tests mit Sprengstoffen durch. „Jetzt“, sagt CEO Greg Twinney (unten links), „müssen wir dies in einer Maschine tun, die repetitiv arbeiten kann – wo wir es nicht in die Luft jagen.“ Michel Laberge (unten rechts) ist der Chief Science Officer.

Das Unternehmen arbeitet an zwei neuen Maschinen. Da Vinci, geplant für Anfang der 2030er Jahre, ist sein kommerzielles Modell, das Strom ins Netz einspeisen soll. Mittlerweile ist das Unternehmen auch mit Spin-offs beschäftigt – einem Energieunternehmen, das dafür sorgt, dass das Laden von Elektrofahrzeugen schneller geht und länger hält, und TAE Life Sciences, das seine Wissenschaft bei der Behandlung komplexer Krebsarten einsetzt.

Die Darstellungen des geplanten Reaktors dieses Startups ähneln einer riesigen Hantel (unten). Tanks an beiden Enden erhitzen das Brennstoffgemisch aus Deuterium und Helium-3 und erzeugen so Plasmaringe. Diese werden dann mit einer Geschwindigkeit von bis zu einer Million Meilen pro Stunde aufeinander zugeschossen und mit Magneten komprimiert, um eine Reaktion auszulösen. Diese als Magnetinertialfusion bezeichnete Methode wird Energie effizienter nutzen als große Tokamaks oder Dampfzyklen, sagt Scott Krisiloff, Chief Business Officer bei Helion.

Commonwealth Fusion Systems ist ein Spin-off des Massachusetts Institute of Technology. Sein Gerät begann als Projekt in der Fusionsdesign-Klasse von Professor Dennis Whyte. Es wurde 2015 in einem formellen Papier verfeinert und Whyte wurde Mitbegründer des Unternehmens. CFS baut einen magnetischen Einschlussreaktor. Es handelt sich um einen Tokamak, den Mitbegründer und Chief Science Officer Brandon Sorbom als einen donutförmigen Magneten beschreibt, dessen Oberfläche spiralförmig von Feldern umgeben ist, wie eine in einen Donut gewickelte Friseurstange.