Sicherheit von Fusionsenergie: Safety First bei Planung und Betrieb von Alpha
Was ist Fusionsenergie?
Fusion holt die Energie der Sonne auf die Erde. Die Sonne ist ein riesiges natürliches Fusionskraftwerk. In ihrem Inneren verschmelzen leichte Atomkerne zu schwereren und setzen dabei enorme Energiemengen frei. Genau diesen Prozess will die Industrie auf der Erde in Anlagen wie dem Stellarator von Alpha in Garching kontrolliert nutzbar machen.
Das Prinzip der Kernfusion ist schnell erklärt: Zwei leichte Atomkerne, meist Formen von Wasserstoff, stoßen mit sehr hoher Geschwindigkeit zusammen und verschmelzen zu einem neuen, größeren Kern, zum Beispiel Helium. Bei dieser Verschmelzung entsteht ein neuer Atomkern, der etwas weniger Masse hat als die beiden ursprünglichen Kerne zusammen. Die „fehlende“ Masse verschwindet nicht, sondern wird in Energie umgewandelt. Der Energiegewinn aus Fusion beruht genau auf dieser Differenz, denn schon kleine Masseunterschiede führen zu sehr großen Energiemengen. Deshalb gilt Kernfusion als eine potenziell extrem leistungsfähige und zugleich klimafreundliche Energiequelle für die Zukunft.
Warum ist Fusion von Natur aus sicher?
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Für eine Fusionsreaktion müssen gleichzeitig sehr hohe Temperaturen und genau kontrollierte Bedingungen im Plasma aufrechterhalten werden. Wird der Fusionsprozess gestört, bricht er automatisch ab. Auch bei einer Unterbrechung der Stromversorgung oder einer Beschädigung der Anlage stoppt der Fusionsprozess sofort. Dadurch kann sich die Reaktion nicht unkontrolliert fortsetzen. Eine Kernschmelze wie in einem Kernspaltungsreaktor ist daher nicht möglich. Wie bei jeder großen Industrieanlage werden andere mögliche Gefahren bei Planung und Betrieb berücksichtigt.
Strahlenschutz & Tritium
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Als Brennstoff werden in Alpha zwei Wasserstoffisotope, Varianten des Elements Wasserstoff, verwendet. Das erste Isotop, Deuterium, wird aus Wasser gewonnen und ist nicht radioaktiv. Das zweite Isotop ist schwach radioaktives Tritium.
In Alpha werden auch im Hochleistungsbetrieb nur geringe Mengen an Tritium verwendet. Die am Standort vorgehaltene Menge wird auf das für den Betrieb erforderliche Minimum begrenzt. Tritium wird ausschließlich in geschlossenen, kontinuierlich überwachten Systemen mit mehreren Sicherheitsbarrieren gehandhabt. Bereits während der Bauphase von Alpha werden entsprechende Schutzmaßnahmen vorgesehen.
Im Stellarator selbst, in dem der eigentliche Fusionsprozess abläuft, können radioaktive Materialen entstehen. Dabei können ursprünglich nicht-radioaktive Bauteile durch Neutronen aktiviert und dadurch radioaktiv werden. Wie stark und wie lange diese radioaktiv bleiben, hängt von den verwendeten Werkstoffen ab. Aktivierte Materialien werden nach den Vorgaben des deutschen Strahlenschutzrechts sicher gehandhabt.
Die Genehmigung von Alpha erfolgt nach Strahlenschutzgesetz und Strahlenschutzverordnung. Zuständig sind das Landesamt für Umwelt (LfU) und das Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz (StMUV). Proxima wird für Alpha Strahlenschutzbeauftragte einsetzen, die in direktem Kontakt mit den Behörden stehen und die laufende Einhaltung aller Strahlenschutzvorgaben sicherstellen.
Umwelt & Emissionen
Alpha verursacht als Demonstratoranlage praktisch keine direkten Emissionen. Die Anlage nutzt einen geschlossenen Kühlkreislauf, der den Frischwasserbedarf minimiert. Da Alpha ein Demonstrator und kein Fusionskraftwerk ist, gibt es daher auch keine Kühltürme. Auch mit Blick auf CO₂-Emissionen strebt Proxima Fusion einen möglichst kleinen ökologischen Fußabdruck an. Proxima Fusion strebt an, den Strombedarf von Alpha vollständig aus erneuerbaren Energien zu decken und einen Teil davon vor Ort über Photovoltaikanlagen zu erzeugen.