Publiziert am: Freitag, 20. Oktober 2017

«Wir schaffen einen Stern auf Erden»

KERNFUSION — Professor Ambrogio Fasoli, Direktor des Swiss Plasma Center an der ETH Lausanne, erläutert das internationale ­Projekt Iter und die Chancen für eine künftige umweltfreundliche Energieproduktion in schier unerschöpflichen Mengen.

Ambrogio Fasoli, der heutige Chef der Kernfusionsforschung in der Schweiz, wurde 1964 in Mailand geboren, durchlief eine klassische Schullaufbahn und widmete sich danach ganz der Physik. «Ich wollte etwas machen, das es ermöglicht, die Welt zu verbessern», erinnert sich der EPFL-Professor und Leiter des Forschungszentrums Swiss Plasma Center (SPC).

Schon als Student gehörte Fasoli zu der kleinen Gruppe derjenigen, die sich für den vierten Aggregatszustand der Materie, das Plasma, interessierten. Auch in seiner weiteren Laufbahn spielte die Zahl 4 immer wieder eine massgebende Rolle: Vier Jahre studierte er in Lausanne unter der Ägide des letztes Jahr verstorbenen Professors Francis Troyon, dem als Direktor des damaligen Zentrums für Plasmaforschung eine wegbereitende Rolle zukam. «Er begann mit einem kleinen Labor in der Stadt», erinnert sich Fasoli. Troyons Nachfolger, Professor Minh Quang Tran, nannte diesen einen «Visionär», der sowohl wissenschaftliche als auch politische Talente zur Entwicklung der Fusionsenergie in sich vereinigte. «Er war ein Überzeugungstäter und ein aussergewöhnlicher Lehrer», würdigt der heutige Chef an der Spitze des schweizerischen Zentrums zur Erforschung des Plasmas seinerseits seinen direkten Vorgänger Tran.

Via Oxford und MIT zurück nach Lausanne

Nach Abschluss in Lausanne zog es den jungen Doktor Fasoli an die Universität Oxford – ebenfalls für vier Jahre. «Es gab dort das JET, das damals grösste wissenschaftliche Experiment der Welt unter der Leitung der Europäischen Gemeinschaft.» Die Schweiz war daran durch den Euratom-Vertrag beteiligt. Es folgten weitere vier Jahre Forschungsarbeit am Massachusetts Institute of Technology MIT. «Diese Stelle wurde ausgeschrieben. Ich bewarb mich und erhielt den Posten», erzählt Ambrogio Fasoli. Während all dieser Jahre blieb er in ständigem Kontakt mit Professor Tran. Schliesslich kam die Rückkehr nach Lausanne, wo Fasoli nun seit 16 Jahren tätig ist – eben vier mal vier Jahre.

Energie durch Kernfusion

Als leitender Professor für Physik der ETH Lausanne und als SPC-Direktor ist Ambrogio Fasoli vor allem verantwortlich für den Schweizer Anteil am Iter-Projekt. Hinter diesem Akronym verbirgt sich ein gigantisches internationales Forschungsprojekt mit der Beteiligung von 35 Nationen. Ziel ist die Schaffung eines Sterns auf der Erde, konkret: die Energiegewinnung durch Kernfusion. Gemäss Planung soll in der Anlage im südfranzösischen Cadarache erstmals 2025 ein Wasserstoffplasma erzeugt werden.

«Es handelt sich um die drittgrösste Baustelle, welche die Menschheit jemals realisiert hat, nach der Internationalen Raumstation ISS und nach Apollo», so der SPC-Direktor. Er erläutert Iter anlässlich eines Besuchs des Tokamak, eines technisch vergleichbaren TCV-Fusionsreaktors – nur eben um ein Vielfaches kleiner als Iter. Trotzdem ist die Maschine noch so gross, dass sie ein ganzes Gebäude der ETH Lausanne beansprucht. Von aussen gleicht sie einem mehrere Meter hohen Wasserglas, umringt von arbeitenden Wissenschaftern. Von einer erhöhten Plattform aus sieht man dicke silberne Leitungen, die in das Reaktorgehäuse führen.

Die «Gewerbezeitung» liess sich die wichtigsten Fakten in einem Kurzinterview erklären:

Schweizerische Gewerbezeitung: Wozu dienen diese Röhren?

Ambrogio Fasoli: Das sind die grössten Mikrowellen-Öfen der Welt. Sie können im Innern eine Temperatur von über 100 Millionen Grad schaffen, also höher als die Temperatur eines Sterns. Die grosse Schwierigkeit besteht darin, diese Temperatur während einer gewissen Zeit aufrechtzuerhalten.

«Iter ist die drittgrösste Baustelle, welche die Menschheit jemals realisiert hat.»

Wie sind die Reaktionen der Besucher?

 Der Fusionsreaktor Tokamak ist eine beeindruckende Maschine, die eine bleibende Wirkung auf die jährlich rund 4000 Besucher hat, welche sie sehen wollen. Meine Kinder etwa waren mit ihrer Schulklasse hier. Kinder im Allgemeinen sind sehr sensibel für Energiefragen. Sie sind fasziniert davon, dass das, was sie hier vor sich haben, ein Stern ist – wenn auch «nur» eine Demonstrationsversion!

 

Können Sie uns erklären, wie diese Technologie funktioniert?

 Wir machen das Gleiche, was auch in der Natur geschieht. Nur schneller! Wir nehmen sehr leichte Atomkerne, Wasserstoff, um daraus Helium zu machen, das Gas, das sich in Kinderballons befindet. Die verlorene Masse setzt Energie frei. Die Atomkerne tendieren dazu, sich gegenseitig abzustossen. Wir provozieren Kollisionen zwischen ihnen, die «heftig» genug sein müssen, dass sie sich einander annähern und es dadurch zu einer Fusionsreaktion kommt. Dazu benötigt man eine Temperatur, die mehrere hundert Millionen Grad erreicht. Das Plasma ist in einem Zustand, in dem sich Materie befindet, wenn man sukzessive Festes, Flüssiges und Gas erhitzt. Das ist der nächste Schritt. Im Gegensatz zur Kernspaltung findet bei der Fusion keine Kettenreaktion statt. Wenn man nicht daran arbeitet, diesen Zustand aufrechtzuerhalten, hört alles ganz einfach wieder auf.

Die Fusion, von der wir hier sprechen, hat absolut nichts mit einer Bombe zu tun. Ausserdem gibt es keine Langzeit-Radioaktivität. Wir verwenden nur Deuterium (das sich in grossen Mengen im Wasser befindet) und Lithium. Damit das Plasma die Wände der Kammer, worin es sich befindet, nicht beschädigt, halten wir es an Ort in der Schwebe, indem wir es durch sehr starke Magneten eingrenzen. In den zukünftigen Reaktoren werden diese Ma-gneten Supraleiter sein. Deshalb sind wir auch dabei, den grössten Kühlschrank der Welt fertigzustellen; wir sind fast beim absoluten Nullpunkt. Den Frigo brauchen wir, weil unser Stern heisser sein wird als ein echter Stern.

 

Wie stehen die Chancen, dass Ihr Vorhaben gelingt?

 Wir sind sehr zuversichtlich. Erinnern Sie sich an die Diskussion in Genf zwischen Ronald Reagan und Michail Gorbatschow über die Abrüstung von Marschflugkörpern? Das war der Moment, als die Idee einer globalen Zusammenarbeit zur friedlichen Nutzung der Atomenergie geboren wurde. Das Projekt Iter ist mit etwas Verspätung gestartet. Denn man musste alle Länder, die dran teilnehmen wollten, miteinander verknüpfen und schrittweise das Niveau ihres Wissensstands erhöhen. Neben Europa, Japan, Südkorea, China und Russland stellen auch die Vereinigten Staaten und Indien Teile und Komponenten von Iter her.

Das ist vielleicht nicht die effizienteste Methode, doch dafür wird sie sich langfristig auch politisch auszahlen. Nämlich dann, wenn der Moment gekommen ist, diese Art Energie zu kommerzialisieren.

 

Wie lange wird das dauern?

 2025 soll mit der Iter-Anlage erstmals Wasserstoffplasma erzeugt werden. Danach braucht es etwa weitere 15 Jahre für Forschungen. Die Iter-Baustelle, von der wir sprechen, ist so gross wie das ganze EPFL-Areal. Die Masse der Maschine selber sind vergleichbar mit drei Eiffeltürmen oder drei Pariser Notre-Dame-Kathedralen. Es müssen zehn Millionen Bestandteile zusammengebaut werden. Vorgesehen ist, danach bis etwa 2050 die Möglichkeit einer Kommerzialisierung dieser sauberen Energiequelle aufzuzeigen.

«Unser Stern wird heisser sein als ein echter Stern.»

Arbeiten Sie auch mit Schweizer KMU zusammen?

 Sicher. Wir wollen die Partizipation von schweizerischen Unternehmen fördern. Mehrere renommierte Firmen sind bereits in die Spitzentechnologien mit einbezogen, neben KMU unter anderen auch die Ruag oder Zeiss Suisse. Ich denke, unsere Kinder werden in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts die kommerzielle Entwicklung miterleben. Diese neue Energiequelle ist wirklich unerschöpflich – und sie ist sauber!

Wann wird die Schweiz bereit sein für eine Rückkehr zur Nukleartechnologie?

 Ich glaube, das ist sie schon. Zumindest im selben Masse wie unsere europäischen Nachbarn. Es ist die Fusion selber, die noch nicht so weit ist.

«Bei der Fusion gibt es keine Langzeit-Radioaktivität.»

Ist es, politisch gesehen, schwierig, Forschung auf diesem Gebiet zu betreiben?

 Nein. Ich denke, die Leute nehmen an dieser Entwicklung teil und verstehen, dass ein weltweiter Prozess im Gange ist. Bundesrätin Doris Leuthard hat uns besucht, als ich noch am MIT tätig war, und später auch in Lausanne. Sie hat immer gesagt, dass die Erforschung fortschrittlicher Nuklearenergien nicht eingestellt werden darf. Wir profitieren von der Unterstützung des Bundes, des SBFI und des ETH-Rats.

Interview: François Othenin-Girard

Nuklearforum

«Umweltfreundlich und unerschöpflich»

Vertreter des Nuklearforums Schweiz besuchten im Rahmen des 4. Forums-Treffs das Swiss Plasma Center an der EPH Lausanne und liessen sich durch die Forschungsanlagen mit dem Fusionsreaktor TCV führen. «Die Energie­ge­winnung aus der Fusion von leichten Atomkernen bei Temperaturen von 100 Millionen Grad stand in den vergangenen Jahren im Schatten der politischen Diskussionen um die Zukunft der Kernenergie», hält das Nuklearforum fest. «Davon unberührt wird weltweit intensiv an diesem Zukunftsprojekt gearbeitet. Ziel ist, die Kernfusion – die Energiequelle der Sterne und unserer Sonne – für den Aufbau einer umweltfreundlichen und praktisch unerschöpflichen Energieversorgung der Menschheit zu nutzen.»