Montag, 15.10.2018
 
StartseiteForschung aktuellSuperlaser zündet nicht21.08.2012

Superlaser zündet nicht

Experimente am NIF laufen nicht so glatt wie erhofft

Physik.- Die National Ignition Facility (NIF) in Kalifornien ist der stärkste Laser der Welt. Die Maschine soll Kügelchen aus gefrorenem Wasserstoff so stark zusammenpressen, dass die Atomkerne zu Helium verschmelzen – eine Spielart der Kernfusion, in der manche Experten die Energiequelle der Zukunft sehen. Doch der Durchbruch lässt auf sich warten.

Von Frank Grotelüschen

Projektmanager Edward Moses (links) und Ko-Direktor George Miller vor dem größten Laser der Welt, dem NIF (AP)
Projektmanager Edward Moses (links) und Ko-Direktor George Miller vor dem größten Laser der Welt, dem NIF (AP)
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Traktorstrahl im Miniformat

Im Kontrollraum herrscht gespannte Ruhe, die heiße Phase beginnt. Akribisch gehen die Fachleute an den Bildschirmen die letzten Checks durch. Dann kann es losgehen. Die Anlage feuert aus allen Rohren, man hört es im ganzen Gebäude. Der stärkste Laser der Welt hat einen gewaltigen Lichtblitz erzeugt. National Ignition Facility, kurz NIF – so heißt der 3,5 Milliarden Dollar teure Komplex im kalifornischen Livermore, einem der großen US-Militärforschungszentren.

"Die Maschine steckt in einer riesigen Halle, 100 Meter lang und fast ebenso breit. NIF besteht aus 192 Einzellasern, und jeder erzeugt einen kurzen und extrem starken Lichtblitz. Diese 192 Blitze bündeln wir auf eine einzige Stelle – auf ein Kügelchen aus gefrorenem Wasserstoff, kaum größer als ein Pfefferkorn",

sagt Edward Moses, Direktor der National Ignition Facility. Die Blitze heizen das Wasserstoffkügelchen nicht nur extrem auf, sondern pressen es auf ein Bruchteil seines Volumens zusammen.

"Wir pressen das Kügelchen so stark zusammen, bis es so klein ist wie der Durchmesser eines menschlichen Haares. Dabei heizt es sich auf mehrere 100 Millionen Grad auf. Bei diesen Temperaturen können die Wasserstoffkerne miteinander verschmelzen. Und dabei wird dann Energie frei."

Und zwar deutlich mehr Energie, als man in den Laser hineinsteckt – so das Kalkül. Die Voraussetzungen jedenfalls scheinen zu stimmen. Denn der Laser, sagt Moses, funktioniert bestens. Anfang Juli erreichte sein Team einen weiteren Meilenstein.

"Am 5. Juli schafften wir einen Weltrekord: Wir haben einen Laserblitz mit einer Leistung von 500 Terawatt erzeugt! 500 Terawatt – das ist rund 1000 Mal mehr als sämtliche Kraftwerke in den USA leisten. Also eine extrem hohe Leistung."

Allerdings währte diese Leistung nur für einen Wimpernschlag – für den Bruchteil einer Milliardstel Sekunde. Das sollte theoretisch genügen, um das Wasserstoffkügelchen zu zünden. In der Praxis aber hat die Zündung noch nicht geklappt.

"Bislang konnten wir nur einen kleinen Teil der Atomkerne in den Wasserstoffkügelchen zum Verschmelzen bringen. Die richtige Zündung aber haben wir noch nicht geschafft. Bei der würden so viele Kerne verschmelzen, dass mehr Energie herauskommt als wir hineinstecken. Ein Problem ist die Form des Kügelchens, nachdem es die Laserblitze auf ein Zehntausendstel des Volumens zusammengepresst haben. Für die Zündung wäre es ideal, wenn das Kügelchen bei der Kompression möglichst rund bliebe. Genau das klappt noch nicht so richtig. Aber wir arbeiten dran."

Gearbeitet wird auch schon an einer Studie für einen Nachfolger von NIF. Dessen Manko nämlich ist, dass er nur ein paar Schüsse pro Tag abgeben kann, ansonsten würden die Laser überhitzen. Anders soll es bei LIFE laufen, so der Name des Nachfolgers.

"Wäre man in der Lage, rund 600 Kügelchen pro Minute zu zünden, würde man genug Energie erzeugen, um eine Millionenstadt mit Strom zu versorgen. Als Brennstoff bräuchte man dafür nur einige 100 Liter Wasser pro Jahr. Im günstigsten Fall könnten wir den Prototyp einer solchen Anlage bereits in zehn Jahren fertig haben."

Doch bevor Edward Moses und seine Leute diese Pläne ernsthaft weiterverfolgen können, muss ihnen erst mal eines gelingen: NIF muss endlich zünden.

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