Es tut sich was in Deutschland mit der Kernfusion

Laut offiziellen Regierungsaussagen will Deutschland zu einem weltweit führenden Standort für die Kernfusion werden. Mit einem Aktionsplan „Deutschland auf dem Weg zum Fusionskraftwerk“ soll die Fusionsforschung mit über zwei Milliarden Euro gefördert werden. Zusätzlich sollen drei neue Forschungseinrichtungen, sogenannte Hubs, eingerichtet werden, die sich jeweils mit einem anderen Teilbereich der Fusionsforschung beschäftigen. Dabei gibt es ganz unterschiedliche Aussagen über den Zeitplan, wann ein funktionierendes Fusionskraftwerk Strom ins Netz speisen wird. Einige optimistische Start-ups rechnen mit einem Prototyp Anfang der 2030er Jahre, doch viele Physiker und kritische Beobachter sind der Auffassung, dass erst in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts ein kommerzieller und wirtschaftlicher Regelbetrieb eines Fusionskraftwerks möglich sein könnte.

Leider muss man hinter dem großen Hype um die Fusionsforschung, der in letzter Zeit vor allem medial in Deutschland ausgebrochen ist, tatsächlich ein großes Fragezeichen setzen, denn viele grundsätzliche Probleme für den Bau eines Fusionskraftwerks sind nach wie vor ungelöst. Tatsächlich spricht sogar Christoph Kirchlechner, Sprecher des Programms Fusion am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) von einem „Mordshype“ und gesteht: „Nach vielen Jahren, in denen wir uns alle über etwas mehr Geld und Aufmerksamkeit gefreut hätten, steht die Fusionsforschung plötzlich im Rampenlicht.“

Liegt der Grund für die plötzliche Eile etwa in der Erkenntnis, dass Deutschland mit der Abschaltung der letzten Kernkraftwerke und nachdem wir uns mutmaßlich von unseren amerikanischen „Freunden“ die Nord Stream Pipeline in die Luft haben sprengen lassen, in eine gefährliche Energiekrise mit den weltweit höchsten Stromkosten geraten ist? Sanktionen gegen Russland und der unkontrollierbare Wildwuchs dezentraler Wind- und Solaranlagen drohen das Stromnetz ans Limit und damit die deutsche Wirtschaft an die Wand zu fahren.

Aber als unmittelbare Lösung für dieses Problem steht die Kernfusion noch gar nicht zur Verfügung. Um akut die Energieversorgung in Deutschland zu sichern, müssten die stillgelegten Kernkraftwerke sofort wieder hochgefahren werden, die Nord Stream Pipeline repariert und die unberechenbaren „Erneuerbaren“ soweit reguliert werden, dass der volatile Strommarkt wieder kontrollierbar wird.

Außerdem ist Deutschland nicht das einzige Land, das an der Kernfusion arbeitet, wahrscheinlich sogar nicht einmal das am weitesten fortgeschrittene.

Eine Bestandsaufnahme

Nach den Vorstellungen der Bundesregierung sollen zur Förderung der Kernfusionsentwicklung drei sogenannte Hubs eingerichtet werden. Wie es heißt, dienen die Hubs dazu, „Netzwerke und Ökosysteme zu bilden, Spieler zusammenzubringen und Expertise zu verbinden.“ Auch Verbundprojekte soll es geben. Wichtige Einrichtungen sind das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) mit seinen Anlagen in Garching und Greifswald sowie Start-ups wie Proxima Fusion und Marvel Fusion, Gauss Fusion und Focused Energy.

Der erste Hub soll sich auf die Magneteinschlussfusion konzentrieren und Deutschlands führende Rolle vor allem mit dem Stellarator in Greifswald ausbauen. Auch bei dem Forschungsreaktor in Garching soll ein möglicher Betrieb mit Tritium als Brennstoff erprobt werden. Sowohl Greifswald als auch Garching sind Universitätsstandorte, wo Fachkräfte ausgebildet werden.

Der zweite Hub beschäftigt sich mit der Laserfusion. Die Forschung soll sich auf zwei Standorte konzentrieren: Biblis und Hamburg. In Biblis stehen unter der Leitung von Focused Energy industrielle Forschungsthemen im Vordergrund. Ein zweiter Hub in Hamburg sowie in Schleswig-Holstein soll mit Marvel Fusion und dem europäischen Verbundprojekt European XFEL auf die Erforschung sogenannter Laser-Targets abgestellt werden. Der 3,4 Kilometer lange European XFEL ist ein Röntgenlaser, der Objekte in atomarer Auflösung abbilden kann. Er ist damit das ideale Werkzeug, um zu verstehen, wie sich das Target beim Laserbeschuss verhält oder wie Instabilitäten entstehen. Auch die Universität Rostock forscht mit dem Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf an der Laserfusion.

Der dritte Hub, angesiedelt am Karlsruher Institut für Technologie (KIT), hat vor allem die Material- und Brennstoffforschung im Blick. Gerade in diesem Bereich sind viele Probleme zu lösen, denn in einem Fusionsreaktor herrschen Temperaturen von über 100 Millionen Grad. Der Karlsruher Hub bildet somit in gewisser Weise die technologische Schnittstelle zwischen beiden Hauptansätzen in der Fusionsforschung. Im Mittelpunkt stehen der Tritium-Brennstoffkreislauf, sogenannte Brutblankets zur Erzeugung des Fusionsbrennstoffs Tritium, hochbelastbare Werkstoffe, zentrale Reaktorkomponenten sowie Fertigungs- und Materialtechnologien. Das KIT soll die technologischen Grundlagen bereitstellen, die unabhängig vom gewählten Fusionskonzept benötigt werden.

Die wichtigsten Startups, die inzwischen teilweise zu eigenen Techfirmen herangewachsen sind, bilden die Grundlage der Hubs.

„Proxima Fusion“ in Bayern setzt auf ein modifiziertes Stellarator-Konzept und hat in einer jüngsten Finanzierungsrunde über 411 Millionen Euro eingeworben. Das Unternehmen hat damit einen wichtigen Meilenstein für die Umsetzung seines Fusionsdemonstrators namens Alpha erreicht, der in räumlicher Nähe zum IPP in Garching errichtet werden soll. Dort soll die Anlage auf den wissenschaftlichen Erkenntnissen des Großexperiments Wendelstein 7-X des IPP in Greifswald aufbauen und zentrale Technologien für ein späteres kommerzielles Kraftwerk validieren. Mit über 2,4 Milliarden Euro ist Proxima Fusion das höchstbewertete Fusionsunternehmen Europas.

„Marvel Fusion“ ist ein 2019 gegründetes Tech-Unternehmen in München, das auf Ultrakurzpulslaser und nanostrukturierte Treibstoffe setzt, um nach eigenen Angaben in den 2030er Jahren ein kommerzielles Fusionskraftwerk zu verwirklichen. Die Firma verfügt über von Investoren und öffentlichen Stellen eingeworbenes Kapital von 400 Millionen US-Dollar. Mit hochintensiven Ultrakurzpulslasern (Femtosekundenlasern) soll nanostrukturierter Treibstoff aus Wasserstoff-1 und Bor-11 beschossen werden, anstelle von schwerem Wasserstoff, um die Entstehung langlebiger radioaktiver Abfälle zu umgehen.

Die „Gauss Fusion GmbH“ ist ein 2022 gegründetes deutsch-europäisches Unternehmen, das die Kernfusion mit Hilfe des magnetischen Einschlusses (unter anderem Stellarator-Konzepte) mit Deuterium-Tritium-Brennstoff erreichen will. Ziel ist es, bis zum Jahr 2045 das erste europäische Fusionskraftwerk im Gigawatt-Maßstab auss GIGA“) ans Netz zu bringen. Es gibt Kooperationen mit Industrieunternehmen und Forschungsinstitutionen aus Deutschland, Frankreich, Italien und Spanien.

In Hessen verfolgt die Firma „Focused Energy“ auch den Weg der Laserfusion. In Darmstadt betreibt das Unternehmen bereits ein rund 2.000 Quadratmeter großes, hochmodernes Target-Labor, in dem nicht nur die Brennstoffe für die Fusionsenergie entwickelt werden, sondern auch ein Hochleistungslasersystem für weitere Experimente errichtet wird. In einer strategischen Partnerschaft mit RWE soll das weltweit erste Laserfusionskraftwerk auf dem Gelände des vorherigen Kernkraftwerks in Biblis bis zum Jahr 2035 gebaut werden.

Bereits jetzt gibt es bei der Realisierung des Projekts Pläne für die Einbeziehung einer großen Anzahl mittelständischer Betriebe als Zulieferer, insbesondere aus der Glas- und Optik-Branche, Firmen wie Leitz und Schott. Wegen der einzigartigen Expertise dieser Firmen sei der Standort Deutschland von größter Bedeutung.

Internationale Forschung

Deutschland steht in der Kernfusionsforschung keineswegs alleine da. Weltweit gibt es überall wichtige Fortschritte in der Kernfusionsforschung, auch und vor allem in China. Daten des Wissenschaftsverlags Elsevier International zeigen, dass Deutschland in Forschung und Technologietransfer zwar zur Spitzengruppe, allerdings nicht zur Weltspitze gehört. Bei der Zahl wissenschaftlicher Publikationen lag Deutschland im Zeitraum von 2020 bis 2024 auf Rang drei hinter China und den USA.

Weltweit gibt es neben direkten staatlichen Projekten eine ganze Reihe interessanter Start-ups, die an Fusion forschen und arbeiten. Neben den erwähnten deutsche Start-ups kommt in Europa noch Renaissance Fusion hinzu. In den USA sind unter anderem „Helion Energy“ und „Pacific Fusion“ aktiv. „LPP Fusion“ von Eric Lerner arbeitet dort mit einem anderen Fusionskonzept, dem sogenannten Plasmafokus.

China betreibt seit 1997 den „Experimental Advanced Superconducting Tokamak“ (EAST), der häufig als Chinas „künstliche Sonne“ bezeichnet wird. EAST hat im Januar 2025 einen ersten Rekord aufgestellt, als über 17 Minuten lang ein hoch erhitztes Plasma aufrechterhalten – eine Verdreifachung des bisherigen Weltrekords – und eine Temperatur von 100 Millionen Grad Celsius erreicht wurde. Zusätzlich hat China bereits mit dem Bau des „Burning Plasma Experimental Superconducting Tokamak“ (BEST) begonnen, der darauf abzielt, Nettoenergie zu erzeugen. BEST ist außerdem deutlich grösser und schwerer als EAST und gilt als Zwischenschritt auf dem Weg zum „China Fusion Engineering Test Reactor“ (CFETR). China baut außerdem ein neues Forschungszentrum für Fusionstechnologie (CRAFT), einen 40 Hektar großen Komplex in der Nähe des EAST in Hefei, wo Materialien, Komponenten und Robotik für zukünftige Fusionskraftwerke entwickelt werden sollen.

Das größte internationale Fusionsprogramm ist nach wie vor das ITER-Projekt in Südfrankreich, an dem Europa, Japan, China, Indien, Russland, Südkorea und die USA zusammenarbeiten. Mit dem Einbau des letzten großen Sektormoduls im Juli 2026 wurde dort ein wichtiger Meilenstein beim Bau der 5.000 Tonnen schweren Vakuumkammer erreicht. Der Start erster Experimente mit Plasma ist allerdings erst für das Jahr 2034 vorgesehen.

Wie alles begann

Um zu verstehen, welche Fortschritte die Fusionsforschung in letzter Zeit gemacht hat, lohnt es sich, einmal auf die Anfänge zurückzublicken.

Die Fusionsforschung in den USA und der Sowjetunion entwickelte sich während des Kalten Krieges zunächst als geheimes Prestige- und Grundlagenforschungsprojekt. Beide Staaten wollten zeigen, dass die extremen Bedingungen im Inneren der Sonne technisch beherrschbar seien. In den USA begann die systematische Forschung Anfang der 1950er Jahre unter dem Namen „Project Sherwood“. Sie war zunächst militärisch klassifiziert, weil Erkenntnisse über heiße Plasmen auch für Kernwaffenforschung relevant erschienen.

Amerikanische Labore verfolgten dabei mehrere Wege gleichzeitig:

• Magnetischer Einschluss: Besonders wichtig war der Stellarator, der ab den 1950er Jahren in Princeton entwickelt wurde. Dabei wird das Plasma in einer kompliziert geformten magnetischen Ringkammer gehalten.
• Tokamak-Forschung: Nach den sowjetischen Erfolgen übernahmen auch US-Forschungszentren den Tokamak als Hauptansatz.
• Trägheitsfusion (bzw. Laserfusion): Hier komprimieren sehr starke Laser kleine Brennstoffkapseln kurzzeitig so stark, dass Fusionsbedingungen entstehen. Große Programme entstanden vor allem am Lawrence Livermore National Laboratory und am Los Alamos National Laboratory.

Die Sowjetunion begann ebenfalls in den 1950er Jahren mit der Fusionsforschung. Ihr bedeutendster Beitrag war die Entwicklung des Tokamaks. Das Konzept wurde unter anderem von den Physikern Andrei Sacharow und Igor Tamm vorgeschlagen und von Teams um Lew Arzimowitsch weiterentwickelt. Der große Wendepunkt kam Ende der 1960er Jahre mit dem sowjetischen Experiment T-3. Die sowjetischen Forscher berichteten über deutlich höhere Plasmatemperaturen und bessere Einschlusszeiten, als viele westliche Fachleute für glaubwürdig hielten. Daraufhin wurden britische Wissenschaftler eingeladen, die Messungen mit eigenen Geräten zu überprüfen. Sie bestätigten die Ergebnisse weitgehend. Das löste international einen regelrechten „Tokamak-Boom“ aus: Viele US- und europäische Projekte richteten ihre Forschung auf dieses sowjetische Konzept aus.

Trotz der politischen Gegnerschaft entstand ab Ende der 1950er Jahre ein intensiver wissenschaftlicher Austausch. Auf der Genfer Konferenz über die friedliche Nutzung der Atomenergie 1958 wurden zuvor geheime Fusionsprogramme öffentlich vorgestellt. Forschungsergebnisse wurden auf internationalen Konferenzen diskutiert, und die Tokamak-Technik wurde zu einer gemeinsamen Basis für spätere Großprojekte. Heute ist diese frühere Rivalität in internationale Zusammenarbeit übergegangen, insbesondere beim ITER.

Die Laserfusion ging vor allem von den USA aus, insbesondere durch die National Ignition Facility (NIF) am Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien. Dort gelang im Dezember 2022 ein historischer Durchbruch, bei dem ein Fusionsexperiment erstmals mehr Netto-Fusionsenergie erzeugte, als durch die Laser direkt zugeführt wurde. Diese 2009 fertiggestellte Anlage dient jedoch hauptsächlich zur Simulation von Kernwaffenexplosionen, die Experimente mit der Trägheitsfusion als ziviler Energiequelle kamen erst später hinzu. Bei der Laserfusion wird ein winziges Kügelchen aus Wasserstoffisotopen (Deuterium und Tritium) von mehreren hochintensiven Laserpulsen gleichzeitig beschossen. Die Laserpulse heizen die äußere Hülle des Targets innerhalb weniger Nanosekunden so stark auf, dass sie explosionsartig nach außen verdampft – und dabei durch Rückstoss das Innere des Kügelchens stark komprimiert. Der Druck im Inneren steigt auf ein Niveau, das mit dem im Inneren der Sonne vergleichbar ist – die Voraussetzung für Kernfusion.

Wie gelangen wir zum Gipfel?

In gewisser Weise gibt uns das Universum schon immer den Weg zur Kernfusion vor. Die im Universum am häufigsten vorkommende Energiequelle ist die thermonukleare Fusion im Inneren der Sterne. Unser Stern, die Sonne, ist ein perfektes Beispiel dafür. Sie hat den Vorteil einer enormen Masse, die mehr als 300.000mal so groß ist wie die Masse der Erde. Im Kern der Sonne herrschen die Bedingungen, unter denen leichtere Elemente wie Wasserstoff zu schwereren Elementen wie Helium verschmolzen werden können, wobei enorme Energiemengen freigesetzt werden. Da auf der Erde (glücklicherweise) andere physikalische Bedingungen herrschen, müssen wir andere Methoden anwenden, um geeignete Druck- und Temperaturverhältnisse zu erreichen.

Am 1. November 1952 gab es die erste unkontrollierte Fusionsreaktion in Form einer thermonuklearen (Fusions-)Bombe, als das US-Militär die „Ivy Mike“ auf dem Eniwetok-Atoll im Pazifik zündete. Die Bombe setzte eine Energie („Sprengkraft“) von 10,4 Megatonnen TNT-Äquivalent frei. Das ist kein besonders effizientes Kraftwerk – denn es sprengt sich selbst in die Luft, wenn man es einsetzt! Daher besteht das Ziel seit den 1950er Jahren darin, die thermonukleare Fusion zu kontrollieren, um sie als unbegrenzte Energiequelle nutzen zu können.

Seit mehr als 70 Jahren arbeitet man also daran, bei der Kernfusion mehr freigesetzte Energie zu erzeugen, als zur Auslösung der Fusion benötigt wurde. In dieser Zeit hieß es von den ewigen Pessimisten immer wieder: „Die Fusion ist noch 30 Jahre entfernt, und sie wird immer 30 Jahre entfernt sein.“ Doch ein amerikanischer Physiker verglich den Weg mit einer besseren Vorstellung: „Wenn man einen Berg besteigen will, bemüht man sich so lange weiter, bis man den Gipfel erreicht hat.“ Es lässt sich trefflich darüber streiten, ob wir bereits acht oder neun Zehntel des Aufstiegs zurückgelegt haben. Jedenfalls ist nach heutigem Stand der Entwicklung der Gipfel in Sichtweite.

Ganz ähnlich gab es in der Menschheitsgeschichte viele Unternehmungen, die lange Zeit bis zu ihrer Verwirklichung brauchten. Eines ist der Bau der wunderschönen Kathedrale in Florenz. Der Bau der Kuppel der Kathedrale begann bereits im Jahr 1296, wurde aber erst 140 Jahre später vollendet. Dazwischen wütete die Pest, die ganze Städte in Europa auslöschte. Dennoch begannen die Architekten mit dem Bau und errichteten zunächst einen achteckigen Sockel, der bis zu einer bestimmten Höhe reichte. Schließlich war es Filippo Brunelleschi, der herausfand, wie die Kuppel gebaut werden konnte, ohne das gesamte Holz der Region um Florenz als Stützkonstruktion zu verbrauchen. Er nutzte erstmals das Prinzip der Kettenlinie, um die Kuppel zu errichten. So wie es damals keine genaue Vorstellung davon gab, wie das Projekt tatsächlich vollendet werden sollte, wissen wir auch heute noch nicht ganz genau, wie ein funktionierendes Fusionskraftwerk gebaut werden kann – doch wir haben ein Ziel und die Entschlossenheit, um es zu erreichen.

Das Werk von Filippo Brunelleschi fiel in den Beginn der europäischen Renaissance, deren Bedeutung Lyndon LaRouche in seinem Aufsatz „Rumsfeld als Dr. Strangelove II“¹ so beschrieben hat:

„Mit der europäischen Renaissance im 15. Jahrhundert, die mit Filippo Brunelleschi, Nikolaus von Kues und Leonardo da Vinci in Verbindung gebracht wird, kehrte die Hauptrichtung des wissenschaftlichen Fortschritts von der Dekadenz der lateinischen Romantik zur platonischen Tradition des klassischen Griechenlands zurück, jener Tradition, die auch durch das Werk von Eratosthenes, Aristarchos und Archimedes verkörpert wird. Aus diesen Ursprüngen der Renaissance gingen die Werke der Giganten der modernen Klassik hervor, die am treffendsten durch Johannes Kepler, Gottfried Leibniz, Carl Gauss und Bernhard Riemann verkörpert werden.“

Es sollte nicht erst wieder wie beim Florenzer Dom 140 Jahre dauern, bis wir die Menschheitsvision einer praktisch unerschöpflichen Energiequelle erreichen. Die wissenschaftlichen und technologischen Voraussetzungen sind vorhanden, und wenn Deutschland dazu einen wichtigen Beitrag leistet, könnte das auch dazu beitragen, den massiven wirtschaftlichen Zerfall der letzten Jahrzehnte umzukehren.

Es gibt also durchaus Anlass zum Optimismus, denn nur mit Wissenschaft und Forschung lässt sich die Welt wieder nach vorne bewegen.

1. Auf deutsch erschienen in Ibykus 2/2026[↩]