Fusion Energie für die Zukunft?

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1 Fusion Energie für die Zukunft? DI Mag. rer. nat. Dr. techn. Bernhard Seiwald Vortrag: Rotary Club Bad Aussee 22. April 2009

2 Titelbild: Sterne, wie die Sonne (links), beziehen ihre Energie aus Fusionsprozessen. Diesen Mechanismus versucht man auch auf der Erde zur Energiegewinnung (rechts) zu nutzen. (Bildquellen: NASA, EFDA)

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1 2 Motivation Status Quo Warum Fusionsforschung? Brennstoverbrauch verschiedener Kraftwerkstypen Brennstovorräte Das Produkt Was ist Kernspaltung? Was ist (Kern-) Fusion? Wie kann Fusion erreicht werden? Vor- und Nachteile der Fusion Fusionsexperimente Konzept eines Fusionskraftwerks Preis Kosten: Groÿexperimente, Vergleich Strompreis Promotion Mögliche Wege und die Problematik Resümee 16 i

4 1 Einleitung Verschiedenste Methoden zur Bereitstellung von Energie wurden bereits entwickelt und technisch umgesetzt. Eine sehr interessante Methode zeigt uns die Natur - die Fusion. Fusion ist der Mechanismus durch den Sterne ihre Energie gewinnen. Diesen Mechanismus versucht man sich auch auf der Erde zu nutzen. Hier soll kurz erörtert werden, ob und warum Fusion zur Energiegewinnung interessant ist, was Fusion ist, welchen Preis der Strom aus einem Fusionskraftwerk aus heutiger Sicht haben könnte und wie das Marketing heute betrieben wird. 2 Motivation Billige Energie ist einer der Motoren für technisch hochentwickelte Zivilisationen. Von den Statistiken, die von der International Energy Agency (IEA) zur Verfügung gestellt werden, geht hervor, dass sowohl die weltweite Versorgung von Primärenergie (siehe Abb. 1) als auch die weltweite Stromproduktion (siehe Abb. 2) im Zeitraum von 1971 bis 2005 etwa linear angestiegen sind (siehe auch [1]). Beide Statistiken zeigen, dass der Groÿteil der Energie aus fossilen Rohstoen gewonnen wird. Der prognostizierte Anstieg des weltweiten Energieverbrauchs zeigt Abb. 3 (siehe auch [2]). Bis heute wird der Groÿteil der Energie aus fossilen Rohstoen gewonnen. Dies hat einige Nachteile wie etwa den Ausstoÿ des Treibhausgases CO 2 zur Folge. Die Ressourcen sind begrenzt und die Gewinnung fossiler Brennstoe wird zunehmend schwieriger und kostspieliger. Da groÿe Mengen der weltweit bekannten fossilen Ressourcen auf wenige Länder begrenzt sind, besteht eine groÿe Abhängigkeit von diesen Ländern. Weiters können fossile Ressourcen besser genutzt werden als nur zur Verbrennung - sie sind von unschätzbarem Wert für die pharmazeutische und chemische Industrie. Alternativ zur Verwendung fossiler Brennstoe zur Energiegewinnung können erneuerbare Energiequellen benutzt werden. Allerdings ist die Energiedichte oft gering, sind witterungsabhängig (z.b. Windräder) oder benötigen Anbauächen (siehe auch Tab. 1). Ungeachtet des begrenzten Potentials sind erneuerbare Energien unabdingbar. 1

5 IEA Energy Statistics Statistics on the Web: Evolution of Total Primary Energy Supply* from 1971 to 2005 World Mtoe Coal Oil Gas Nuclear Hydro Comb. renew. & waste Geothermal/solar/wind * Excluding electricity trade. OECD/IEA 2007 For more detailed data, please consult our on-line data service at Abbildung 1: Weltweite Primärenergieversorgung (in Mega tons oil equivalent Mtoe) exklusive Stromhandel. (Quelle: International Energy Agency, Status Quo Warum Fusionsforschung? Für Groÿkraftwerke, die GW an Strom produzieren, den Grundlastbereich abdecken, keine groÿe Fläche verbrauchen, von der Witterung unabhängig sind und kein CO 2 ausstoÿen, scheint die Nutzung nuklearer Energie eine Option zu sein. Es gibt zwei Arten von Kernenergie: die Kernspaltung und die Fusion. Die Prinzipien sind in Abb. 4 in Kapitel 3.1 kurz erläutert. Die Kernspaltung wird seit Jahrzehnten praktiziert - mit den bekannten Problemen wie Endlagerung und dem Durchbrennen (siehe Tschernobyl am 26. April 1986). Die zweite Option, die Fusion, ist weitaus schwerer auf der Erde zu realisieren. Bis heute ist man noch nicht in der Lage ein Fusionskraftwerk zu bauen. Ungeachtet dessen stellt die Gewinnung von Energie mittels Fusion eine äuÿerte interessante Option für die Zukunft dar. Fusion ermög- 2

6 IEA Energy Statistics Statistics on the Web: Evolution of Electricity Generation by Fuel from 1971 to World GWh Coal Oil Gas Nuclear Hydro Comb. renew. & waste Geothermal/solar/wind OECD/IEA 2007 For more detailed data, please consult our on-line data service at Abbildung 2: Weltweite Stromerzeugung. (Quelle: International Energy Agency, licht eine hohe Energieausbeute bei geringem Brennstoeinsatz und geringen Gefahrenpotentialen. 2.2 Brennstoverbrauch verschiedener Kraftwerkstypen Heute produzieren Groÿkraftwerke, seien es z.b. kalorische Kraftwerke oder Spaltkraftwerke (oft einfach als Atom- oder Kernkraftwerke bezeichnet) ein bis einige GW (1 Giga Watt (GW) = 1000 Mega Watt (MW)) Strom. Der typische jährliche Brennstoverbrauch jeweils eines 1000 MW Kraftwerks ist in Tab. 2.2 zusammengefasst. Ein Beispiel soll verdeutlichen, welche Menge Kohle ein 1000 MW Kohlekraftwerk pro Jahr verbrennt. Transportiert man Tonnen Kohle, die ein 1000 MW Kohlekraftwerk pro Jahr verbrennt, mit einem Güterzug, so hat dieser eine Länge von 1080 km (dabei ist angenommen, dass ein Wa- 3

7 World Energy Consumption Billion of people World population A B G toe C Year JG c A - High Growth presents a future of impressive technological improvements and high economic growth. B - Middle Course describes a future with less ambitious, through perhaps more realistic, technological improvements and more intermediate economic growth. C - Ecologically Driven presents a "rich and green" future, that includes both substantial technological progress and unprecedented international co-operation centered explicitly on environmental protection and international equity. Abbildung 3: Drei Szenarien des weltweiten Energieverbrauchs (in Giga tons oil equivalent Gtoe), dokumentiert in [3]. Das kleine Bild zeigt die prognostizierte Entwicklung der Weltbevölkerung [4]. Die Breite der Bänder spiegelt die Unsicherheiten der Prognosen wieder. Das mittlere Szenario wird als das realistischste betrachtet. Quelle: [2]. 4

8 Tabelle 1: Einschränkungen erneuerbarer Energien. Entnommen aus [2] (siehe auch [5]). METHODE Photovoltaik Windräder Biogas Bioalkohol Bio-Öl Biomasse VERBRAUCH FÜR 1000 MW, el. (typ. Gröÿe eines modernen Kraftwerks) ca. 100 km 2 in Mitteleuropa (10% Ezienz angenommen) 6660 Windräder mit je 150 kw (Rotorblätern von 20 m und einer mittleren Windgeschwindigkeit wie an der Nordseeküste) 60 Mio. Schweine oder 800 Mio. Hühner 6200 km 2 Zuckerrüben 7400 km 2 Tomaten km 2 Korn km 2 Weizen km 2 Raps km 2 Wald gon mit einer Länge von 20 m 50 Tonnen transportiert). Zum Vergleich, die Distanz Wien - Innsbruck beträgt laut ÖBB 572 km. 2.3 Brennstovorräte Zum Betrieb eines 1000 MW Fusionskraftwerks werden pro Jahr 100 kg Deuterium und 150 kg Tritium, das aus Lithium gewonnen wird, benötigt. Wie lange reicht der Brennsto für Fusionsenergie unter Annahme eines weltweiten Stromverbrauchs auf dem Niveau von 2005? Man könnte ca. 44 Mio. Jahre lang Strom auf dem Niveau von 2005 produzieren. Das mag erstaunlich klingen, aber Deuterium kommt in der Natur in Wasser vor, und zwar 33 g pro Tonne Wasser. Das benötigte Tritium wird aus Lithium gewonnen. Letztendlich stellt Lithium die Einschränkung dar. In Tab. 2.3 ist eine Abschätzung zusammengestellt (siehe [1, 2, 6]). Man sieht, dass der Brennsto praktisch unbegrenzt verfügbar ist. Der Brennsto ist aus Meerwasser gewinnbar. 5

9 Tabelle 2: Jährlicher Brennstoverbrauch eines 1000 MW el. Kraftwerks. Quelle: [2] Kohle t ( 85 kg / s) Öl t Kernspaltung 28 t Uranoxid (UO 2 ) Fusion 100 kg Deuterium (D) und 150 kg Tritium (T) verbrennt (nahezu vollständig) zu t CO 2 T aus Lithium (Li) Tabelle 3: Geschätzte Brennstoreserven. Quellen: [1, 2, 6] Deuterium (D) Lithium (Li) (bekannte Reserven) Lithium (Li) (in Meerwasser) Basis: Mrd. Jahre 2200 Jahre 44 Mio. Jahre 3 Das Produkt In Kapitel 2 wurde sozusagen der Markt analysiert. Das Produkt, das es also zu entwickeln gilt, ist ein Fusionskraftwerk. Der Begri Fusion ist schon mehrfach gefallen. Was ist nun Fusion? Wie hat man sich ein Fusionskraftwerk im Prinzip vorzustellen? Eine genaue und erschöpfende Beantwortung dieser Fragen ist alles andere als kurz und einfach. Im Folgenden soll aber versucht werden, dem interessierten Publikum das grundlegende Prinzip der Fusion und eines Fusionskraftwerks zu erläutern. Für eine genauere Beantwortung dieser Fragen sei an dieser Stelle auf entsprechende Fachliteratur verwiesen, z.b.: [7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]. 3.1 Was ist Kernspaltung? Was ist (Kern-) Fusion? Es gibt zwei Arten der Energiegewinnung durch Kernenergie: die Kernspaltung und die Kernfusion. Häug werden beide Begrie (aus Unwissenheit?) 6

10 in einen Topf geworfen und synonym für Kernspaltung verwendet. Die Prinzipien der beiden Mechanismen sind in Abb. 4 dargestellt. Kernspaltung Fusion Energiegewinn durch Spaltung eines schweren Kerns in jeweils zwei Kerne mittlerer Masse. Energiegewinn durch Verschmelzung zweier leichter Kerne zu einem schwereren Kern keine radioaktiven Endprodukte! Abbildung 4: Schemata der physikalischen Prinzipien von Kernspaltung (links) und Fusion (rechts). Der Kernspaltungsprozess verursacht radioaktive Produkte während die Fusion das Edelgas Helium und ein Neuton zur Folge hat. Bei der Kernspaltung wird, wie der Namen vermuten lässt, ein Atomkern gespalten. Konkret geht es um das Uran 235 ( U) mit 92 Protonen und 143 Neutronen (macht 235 Teilchen) im Kern. Das U wird mit Hilfe eines Neutrons gespalten und zerfällt zuerst in zwei Kerne. Hier kommt es zu einer Kaskade von verschiedenen Kernreaktionen, die auch langlebige radioaktive Kerne beinhaltet. Bei der Fusion (oder Kernfusion) handelt es sich um den gegenteiligen(!) Eekt. Zwei sehr leichte Atomkerne werden miteinander verschmolzen. Hier- 7

11 für werden Deuterium ( 2 1H) und Tritium ( 3 1H), beides Isotope des Wasserstos (H), verwendet. Deuterium besteht aus einem Proton und einem Neutron, Tritium besteht aus einem Proton und zwei Neutronen. Die Reaktionsprodukte der Fusionsreaktion von Deuterium und Tritium sind das Edelgas Helium und ein Neutron. 3.2 Wie kann Fusion erreicht werden? Es sind verschiedene Methoden bekannt wie es zur Fusion kommen kann. Ein paar dieser Methoden sind im Folgenden aufgelistet und kurz erklärt. Gravitationseinschluss Starke Gravitationskräfte verursachen im Inneren von Sternen einen hohen Druck und ermöglichen den Fusionsprozess (siehe z.b. [7]). Die Temperatur beträgt im Sonneninneren ca K. Trägheitseinschluss Tabletten mit einem Durchmesser von ca. 1mm aus einem gefrorenem Deuterium- Tritium Gemisch werden mit (Röntgen-) Laser beschossen. Die äuÿeren Schichten der Tabletten werden abgesprengt. Das Innere der Tabletten wird dadurch extrem komprimiert. Der Fusionsprozess zündet im Zentrum der Tabletten und brennt von innen nach auÿen. Magnetfeldeinschluss Ein Deuterium-Tritium Plasma 1 wird mit Magnetfeldern eingeschlossen. Das Plasma hat eine geringe Dichte (faktisch Vakuum) und eine hohe Temperatur (10 mal so hoch wie im Inneren der Sonne). Myonen-katalysierte Fusion Myonen sind Elementarteilchen und vergleichbar mit Elektronen. Die elektrische Ladung von Myonen ist gleich jener von Elektronen, sie haben allerdings die 207-fache Elektronenmasse. Myonen wirken als Katalysator [16, 17] und verringern die Distanz zwischen Deuterium und Tritium um den Faktor 207. Prinzipiell kann die Myonen-katalysierte Fusion bei Zimmertemperatur stattnden. Aber die geringe Lebensdauer und die hohe Energie, die zur Erzeugung von Myonen notwendig ist, verursachen eine negative Energiebilanz! 1 Bei einem Fusionsplasma sind die Elektronen von den Deuterium- und Tritium- Kernen getrennt (siehe z.b. [8]). Elektrisch geladene Teilchen (negative Elektronen, positive Kerne) bewegen sich in Magnetfeldern nach Maÿgabe der magnetischen Feldlinien. 8

12 Auf der Erde wird sowohl am Trägheitseinschluss als auch am Magnetfeldeinschluss gearbeitet. Hier wird nur auf den Magnetfeldeinschluss eingegangen. 3.3 Vor- und Nachteile der Fusion Die Gewinnung von Energie aus Fusion hat viele Vorteile. Doch es gibt auch ein paar Nachteile, die nicht verschwiegen werden sollten. Im Folgenden sind einige Vor- und Nachteile stichwortartig zusammengefasst. Vorteile der Fusion: Es werden keine Treibhausgase (wie z.b. CO 2 ) produziert. Eine Kettenreaktion ist nicht möglich inhärente Sicherheit. Der Brennsto (Deuterium und Tritium) muss kontinuierlich zugeführt werden. Wird mehr als die ideale Menge zugeführt, kommt es zu Verlusten, es kann unter Umständen die Fusionsreaktion erlöschen. Brennsto wird aus Meerwasser gewonnen und ist faktisch unbegrenzt verfügbar. Keine Witterungsabhängigkeit. Fusionskraftwerke sind Groÿlastenergiequellen ( MW). Deutlich verminderte Abhängigkeit von Öl und Gas und folglich von deren Produzenten. Fusionskraftwerke bieten die Möglichkeit der Wasserstoproduktion. Bsp.: Substitution von fossilen Treibstoen im Verkehr (Elektroantrieb, Brennstozellen, Wasserstomotoren). Nachteile der Fusion: Es fallen aktivierte Materialien an. Die Wiederverwertbarkeit ist nach ca Jahren gegeben. Tritium. Inventar in einem 1000 MW Kraftwerk ca. 2 kg laut Europ. Fusions-Sicherheits-Studie SEAFP; aber: Produktion im Reaktor kein Transport nötig. 9

13 3.4 Fusionsexperimente Fusionsforschung wird in mehreren Ländern betrieben. International sind einige Fusionsexperimente in Betrieb. Die Gröÿe variiert dabei von sogenannten Tabledesks (z.b. WEGA Expriment des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Greifswald, Deutschland) bis zu Experimenten mit Durchmessern von ein paar Metern (z.b.: JET nahe Oxford, England; D-IIID in San Diego, USA). Die Schemata von drei Experimenten sind in Abb. 5 zu sehen. Die gröÿten und wichtigsten Experimente, ITER und Wendelstein 7-X werden gerade gebaut. ITER ist ein internationales Projekt unter Beteiligung der ITER Partner EU, USA, Japan, der Russischen Föderation, Korea, China und Indien. ITER wird nahe Cadarache in Südfrankreich gebaut. Wendelstein 7-X ist ein deutsches Experiment und wird vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald gebaut. Der TJ-II im Forschungszentrum CIEMAT in Madrid ist seit einigen Jahren in Betrieb. ITER International Thermonuclear Experimental Reactor R = 6.2 m, a 2m Wendelstein 7-X (W7-X) Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, Greifswald R = 5.5 m, a 0.53 m TJ-II CIEMAT, Madrid R = 1.5 m, a < 0.22 m R... groÿer Torusradius, a... kleiner Torusradius Abbildung 5: Verschiedene Fusionsexperimente. Der nächste Schritt nach den Experimenten Wendelsein 7-X (geplante Inbetriebnahme 2012; 20 Jahre Laufzeit) und ITER (geplante Inbetriebnahme 2016) ist das Demonstrationskraftwerk DEMO (siehe 10

14 DEMO soll die Machbarkeit eines Kraftwerks, das mittels Fusion Strom erzeugt, demonstrieren. DEMO soll 2035 in Betrieb gehen. 3.5 Konzept eines Fusionskraftwerks Ein Fusionskraftwerk ist eine spezielle Art eines Wärmekraftwerks. Das prinzipielle Schema ist in Abb. 6 zu sehen. Der zentrale Teil ist der Fusionsreaktor, in dem die Fusionsreaktion stattndet. Deuterium und Tritium fusionieren im Reaktor zu Helium und einem Neutron (siehe Abb. 4, rechtes Bild). Tritium kommt in der Natur nicht in ausreichenden Mengen vor und wird im Kraftwerk aus Lithium (mit Hilfe des aus der Reaktion frei werdenden Neutrons) gewonnen. Die durch die Fusionsreaktion entstehende Wärme wird benutzt um Dampf zu erzeugen und damit Dampfturbinen zu betreiben. Abbildung 6: Konzept eines Fusionskraftwerks. (Quelle: 11

15 4 Preis Da ein Fusionskraftwerk eine neue Technologie darstellt können die Kosten für ein Kraftwerk nur geschätzt werden. Bei den Kostenabschätzungen wird unter anderem berücksichtigt, wie sich die Kosten bei anderen, früher entwickelten und eingeführten Technologien, entwickelten. Es werden im Folgenden die Kosten für die zwei im Bau bendlichen Experimente ITER und Wendelstein 7-X exemplarisch genannt sowie die Abschätzungen für den Strompreis zu dem die ersten zehn Fusionskraftwerke diesen bereit stellen könnten. Es ist wegen der zu erwartenden hohen Kosten für den Bau der ersten Fusionskraftwerke anzunehmen, dass wahrscheinlich nur Staaten oder staatsnahe Betriebe oder Konsortien für den Bau bzw. der Finanzierung in Frage kommen. Zeigen sich bei den ersten Kraftwerken eine entsprechende Betriebsund Ausfallssicherheit und ist der zu erwartende Gewinn ausreichend, werden sicher Firmen die Finanzierung des Baus und den Betrieb solcher Kraftwerke übernehmen. Es wird auch für Fusionskraftwerke davon ausgegangen, dass sich die Kosten mit der Anzahl der gebauten Kraftwerke verringern. 4.1 Kosten: Groÿexperimente, Vergleich Wie bereits erwähnt, sind die wichtigsten und gröÿten Experimente, die derzeit gebaut werden, der ITER und der Wendelstein 7-X (siehe auch Kap. 3.4). Die veranschlagten Kosten sind für den Wendelstein 7-X ca. 500 Mio DM und für den ITER ca. 5 Mrd e (Stand des e 2000; Quelle: Fusion Energy Moving Forward European Commission Community Research (2003)). Zum Vergleich, der Jahresumsatz der europäischen E-Wirtschaft (Endverbraucherpreis) betrug im Jahr 1997 (Quelle: [2]): 2150 GWh 0.1 e / kwh = 215 Mrd e (Endverbraucherpreis). Der Aufwand für Fusion in Europa beträgt ca. 0.4% der jährlichen europäischen Gesamtstromkosten. 4.2 Strompreis Für Kraftwerksstudien, den Power Plant Conceptual Studies (PPCS), werden vier Modelle für Kraftwerke verwendet (siehe z.b. [18]). Die Modelle unterscheiden sich u.a. in der Gröÿe (der Torusradius variiert von 9,55 m bei 12

16 Abbildung 7: Kenngröÿen der PPCS Modelle (Quelle: [18]). Modell A bis 6,1 m bei Modell D), hinsichtlich der verwendeten Technologie sowie geringfügig in der elektrischen Leistung. Die Kenngröÿen und thermodynamische Parameter sind in [18] zusammengestellt und in den (daraus entnommenen) Tabellen 7 und 8 gelistet. Zu den Kosten pro kwh Strom ndet man in den Power Plant Conceptual Studies eine Aufsplittung in interne und externe Kosten. Interne Kosten Beiträge von Konstruktion, Betrieb, Brennsto, Wartung, Stromeinspeisung und Abbau werden berücksichtigt. Zur Berechnung wurde der Code PROCESS verwendet. Berechnet wurden 9 5 Eurocent / kwh (2004) für das 10te seiner Art und 3 5 Eurocent / kwh (2004) für später gebaute Kraftwerke. Externe Kosten Die Standard Prozedur der EU ExternE wird zur Berechnung verwendet. Diese Kosten variieren von 0,09 Eurocent / kwh für Modell A bis 0,06 Eurocent / kwh für Modell D. 13

17 Abbildung 8: Thermodynamische Parameter (Quelle: [18]). Zum Vergleich: Windenergie: 0,05 Eurocent / kwh; Methan: 12 Eurocent / kwh; Öl: 58 Eurocent / kwh. 5 Promotion Es ist sicher nicht die trivialste Aufgabe ein Produkt, dessen Entwicklung erst in einigen Jahrzehnten abgeschlossen sein wird, zu promoten. Im Folgenden werden die bisherigen Wege beschrieben und mögliche Verbesserungen aufgezeigt. 5.1 Mögliche Wege... Informationen zum Thema Kernfusion werden über verschiedenste Medien und Veranstaltungen angeboten. Die Informationsangebote für den interessierten Laien 2 sind z.b.: Tag der oenen Tür (z.b. Forschungsinstitute wie das Max-Planck- Institut für Plasmaphysik, Universitäten) Beiträge in Fernsehen Tageszeitungen (Forschungsbeilagen) 2 Hier interessiert nur das Informationsangebot für das breite Publikum. Für jene Leute die an der Fusionsforschung teilhaben gibt es spezielle Fachjournale. 14

18 (Populär-)Wissenschaftliche Magazine z.b. Science, Nature Informationsbroschüren (viele sind auch als pdf-dateien zu erhalten) Homepages von Forschungseinrichtungen, z.b. Max-Planck-Institut für Plasmaphysik universitären Forschungsgruppen der European Fusion Development Agreement (EFDA): von ITER: Die Angebote sind vielseitig. Die angebotenen Informationen und Erklärungen sind aber für Laien nicht immer einfach zu verstehen oder didaktisch nicht optimal aufbereitet. Hier sind sicher noch Verbesserungen möglich und wünschenswert und die Problematik Allerdings stöÿt man im konkreten Fall der Fusion auf spezische Probleme. Diese sind der Widerstand gegen Kernenergie (speziell in Österreich), keine Dierenzierung zwischen Kernspaltung und Fusion, lange Entwicklungsdauer und hohe Kosten für notwendige Groÿexperimente. Eine Entschärfung dieser Probleme könnte erreicht werden, wenn auf den Unterschied zwischen Kernspaltung und Fusion klar und deutlich hingewiesen wird. Ebenso sollten die spezischen Vor- und Nachteile entsprechend dargestellt werden. Weiters sollte in Diskussionen auch darauf Rücksicht genommen werden, wie die Prognosen des erwarteten Energiebedarfs in den nächsten Jahrzehnten (Generationen) aussehen. Man sollte sich deutlich vor Augen führen, was es bedeutet in den nächsten Jahrzehnten einen jährlichen Zuwachs des weltweiten Energiebedarfs von ein bis drei Prozent zu haben. Reichen zur Abdeckung dieses Energiebedarfs die heute verwendeten Konzepte zur Energiegewinnung? 15

19 Speziell in Österreich stellt sich aber auch die Frage: Ist heute eine breite öentliche Diskussion sinnvoll? Die Antwort ist unklar. Jedenfalls sollte man sich Gedanken über die zu erwarteten Fragen aus der Bevölkerung und von diversen Interessensgruppen machen. Bei der Beantwortung der Fragen ist darauf Rücksicht zu nehmen, dass man die Sprache des Ottonormalverbrauchers spricht und nicht die der Naturwissenschaften, d.h. man soll in möglichst einfachen Worten den vielschichtigen und komplexen Sachverhalt verständlich darstellen. 6 Resümee Das Resümee stellt sich wie folgt dar: Eine kurze Analyse des Energiesektors in Kapitel 2 zeigt, dass Energie aus Fusion bei einer möglichst breiten Ausrichtung der Energiebereitstellung eine Rolle spielen kann bzw. soll. Zu erwartende Vor- und Nachteile der technischen Umsetzung der Fusion sind in Kapitel 3 gegenübergestellt. Neben einigen Vorteilen gibt es auch wenige Nachteile. Eine Abschätzung des zu erwartenden Strompreises in Kapitel 4 zeigt, dass der Preis marktkonform ist und kein Hindernis zur Markteinführung von Fusionskraftwerken darstellen sollte. Bis zur Markteinführung von Fusionskraftwerken ist allerdings noch einiges an Grundlagenforschung zu erledigen. Dazu sind ausreichende Budgets absolut notwendig. Für eine kontinuierliche Forschung sind sowohl eine ausreichende Anzahl von Wissenschaftlern als auch langfristige Perspektiven für die beteiligten Wissenschaftler sowie entsprechende Experimente absolut notwendig. Nur entsprechend hohe Budgets für die Fusions- und Plasmaphysik garantieren eine kontinuierliche Forschung und verhindern eine weitere Verzögerung in der Markteinführung. Bis heute ndet die notwendige Forschung faktisch nur mit geringen öentlichen, staatlichen Mitteln statt. Zusätzliche Finanzmittel aus Wirtschaft und Industrie wären wünschenswert. Es gibt ein generelles Problem Grundlagenforschung zu vermarkten (worauf in dieser Arbeit nicht eingegangen wurde): Grundlagenforschung dient zuerst meist dem Verständnis. 16

20 Oft sind während der Erforschung naturwissenschaftlicher Grundlagen noch keine Produkte absehbar (z.b.: Relativitätstheorie; Quantenmechanik). Heutige Produkte greifen auf Grundlagenforschung zurück, die (zum Teil) vor Jahrzehnten erledigt wurde. Zum Beispiel wird für Navigationsgeräte die Relativitätstheorie benötigt ohne derer beim satellitengestützten GPS (global positioning system) die Position nur mit unzureichender Genauigkeit ermittelt werden könnte. Laser, Photovoltaik, moderne Computerchips und verschiedene Arten der Tomographie stellen Anwendungen der Quantenmechanik dar. Eine Verbesserung der Öentlichkeitsarbeit ist sowohl für die Fusionsforschung, eine anwendungsorientierte Grundlagenforschung, als auch für reine Grundlagenforschung denkbar. Hier sind z.b. Forschungsinstitute, Universitäten als auch (Massen-) Medien, wie Tageszeitungen und Fernsehen, in die Picht zu nehmen. 17

21 Literatur [1] Key World Energy Statistics The International Energy Agency, [2] J. Ongena and G. Van Oost. Energy for Future Centuries - Prospects for Fusion Power as a Future Energy Source. In Seventh Carolus Magnus Summer School on Plasma Physics, September 5-16, 2005, Mechelon, The Netherlands, volume 49 of Transactions of Fusion Science and Technology, pages 315. American Nuclear Society, [3] A. Grübler and A. McDonald. Global Energy Perspectives. IIASA and World Energy Council, Cambridge University Press, [4] United Nations. World Population Prospects: the 1994 Revision. United Nations Population Division, New York, [5] Kleemann et al. Regenerative Energiequellen. Springer Verlag, Heidelberg und New York, 2 edition, [6] Energy Information Administration, Ocial Energy Statistics from the U.S. Government; [7] H. H. Voigt. Abriss der Astronomie. BI Wissenschaftsverlag, [8] J. Wesson. Tokamaks. Clarendon Pr., Oxford, second edition, [9] L. Spitzer, Jr. A proposed stellarator. U. S. Atomic Energy Commission Report No. NYO993 (PMS1), [10] I. E. Tamm. Theory of a magnetic thermonuclear reactor (Part I). In M. A. Leontovich, editor, Plasma Physics and the Problem of Controlled Thermonuclear Reactions, pages 120. Pergamon Press, Oxford, [11] A. D. Sakharov. Theory of a magnetic thermonuclear reactor (Part II). In M. A. Leontovich, editor, Plasma Physics and the Problem of Controlled Thermonuclear Reactions, pages Pergamon Press, Oxford, [12] V. D. Shafranov. On the history of the research into controlled thermonuclear fusion - the initial period in the history of nuclear fusion research 18

22 at the kurchatov institute. Uspekhi Fizicheskikh Nauk, 44(8):835843, [13] A. H. Boozer. What is a stellarator? Phys. Plasmas, 5(5): , [14] J. Raeder et al. Safety and Environmental Assessment of Fusion Power (SEAFP). EU Commission, June Bericht EURFUBRU XII- 217/95. [15] A. J. Webster. Fusion: Power for the future. Physics Education, 38(2):135142, [16] F. C. Frank. Hypothetical alternative energy sources for the second meson events. Nature, 160:525527, [17] L. W. Alvarez, H. Bradner, F. S. Crawford, J. A. Crawford, P. Falk- Vairant, M. L. Good, J. D. Gow, A. H. Rosenfeld, F. Solmitz, M. L. Stevenson, H. K. Ticho, and R. D. Tripp. Catalysis of nuclear reactions by µ mesons. Phys. Rev., 105(3): , Feb [18] D. Maisonnier, I. Cook, P. Sardain, Andreani, L. Di Pace, R. Forrest, L. Giancarli, S. Hermsmeyer, P. Norajitra, N. Taylor, and D. Ward. A conceptual study of commercial fusion power plants nal report of the european fusion power plant conceptual study (PPCS). Technical Report EFDA(05)-27/4.10 revision 1 (revision 0: STAC 10/4.1), EFDA European Fusion Development Agreement, April