Deutschland baut Millionen-Zentrum für Kernfusion

Strom aus einem künstlichen Stern: So groß ist die Hoffnung, wenn Forscher über Kernfusion sprechen. In Rostock geht es nun um einen winzigen Moment, der dafür entscheidend werden könnte. Ein Laser trifft auf kleinste Brennstoffproben, in Sekundenbruchteilen entstehen Druck und Hitze wie tief im Inneren von Sternen. Dort soll sichtbar werden, ob sich Materie so kontrollieren lässt, dass daraus eines Tages saubere Energie entsteht.

Rostock wird damit zu einem neuen Standort für die Kernfusion in Deutschland. Dort entsteht jedoch kein Kraftwerk, das schon bald Strom liefert. Die Universität Rostock und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf wollen mit HEDI (High Energy Density Initiative) zuerst Grundlagen für die Laserfusion schaffen. Mecklenburg-Vorpommern unterstützt den Aufbau mit 20 Millionen Euro. Bis 2030 soll ein Forschungsneubau entstehen, heißt es in der gemeinsamen Mitteilung.

Rostock und Dresden forschen eng an der Kernfusion in Deutschland

HEDI verbindet die Physik-Expertise aus Rostock mit der Erfahrung des HZDR aus Dresden. Dazu kommt ein neues Institut für Hochenergiedichtephysik am Standort Rostock. Es wird zu 90 Prozent vom Bund und zu 10 Prozent vom Freistaat Sachsen finanziert. Mecklenburg-Vorpommern will nach Angaben von Ministerpräsidentin Manuela Schwesig in diesem Jahr mehr als eine Million Euro in HEDI stecken. Bis 2030 sollen jährlich 1,7 Millionen Euro folgen.

Für die Energieversorgung ist das Thema deshalb so brisant, weil Kernfusion als mögliche Ergänzung zu erneuerbaren Energien gilt. Sie soll eines Tages große Mengen Energie liefern, ohne CO₂ aus fossilen Brennstoffen freizusetzen. Noch ist das Zukunftsmusik. Der Weg dorthin führt über Grundlagenforschung, teure Anlagen und viele offene physikalische Fragen.

Laser sollen extremen Druck besonders schnell erzeugen

Bei HEDI geht es vor allem um die sogenannte Trägheitsfusion. Dabei lösen sehr starke Laserpulse eine extreme Verdichtung aus. Der Fusionsbrennstoff wird in Sekundenbruchteilen zusammengepresst und erhitzt. Damit eine solche Reaktion später nutzbar wird, müssen Physiker verstehen, was während Kompression und Zündung im Brennstoff passiert.

Bundesforschungsministerin Dorothee Bär formuliert den politischen Anspruch deutlich: „Fusion hat das Potential den Energiebedarf der Zukunft zu decken. Damit das erste kommerzielle Fusionskraftwerk der Welt in Deutschland steht, müssen wir diese Schlüsseltechnologie bis ins Detail verstehen.“

Materie verhält sich unter Hitze völlig anders

Die Experimente reichen in Bereiche, die im Alltag kaum vorstellbar sind. Die Forscher untersuchen warme dichte Materie und heiße dichte Materie. Solche Zustände entstehen bei gewaltigem Druck und enormer Temperatur. Ähnliche Bedingungen findet man in Planeten, Sternen oder während Fusionsprozessen. Für Laien klingt das weit weg. Für die Energieforschung entscheidet sich daran aber eine praktische Frage: Lässt sich der Brennstoff so kontrollieren, dass daraus zuverlässig Energie entsteht?

Zu den ersten Projekten gehören Untersuchungen zu Mischungen leichter Elemente bei Megabar-Drücken. Ein Megabar entspricht einer Million Bar. Zum Vergleich: Der Luftdruck auf Meereshöhe liegt bei etwa einem Bar. Außerdem erforscht HEDI dynamische Eigenschaften heißer dichter Materie bei Gigabar-Drücken. Ein Gigabar entspricht einer Milliarde Bar. Solche Werte machen klar, warum Laserfusion nicht allein eine technische, sondern zuerst eine physikalische Herausforderung bleibt.

HEDI arbeitet international stark vernetzt

Die neue Initiative soll nicht isoliert arbeiten. HEDI kooperiert mit dem European XFEL in Schenefeld. Diese Großforschungsanlage erzeugt extrem intensive Röntgenblitze. Damit lassen sich schnelle Vorgänge in Materie sehr genau beobachten. Außerdem beteiligt sich HEDI an der Hightech-Agenda Deutschland und am Bundesprogramm „Fusion 2040“. Dieses Programm soll den Weg zu einem Fusionskraftwerk in Deutschland unterstützen.

Schon jetzt besteht eine Zusammenarbeit mit Marvel Fusion. Das Unternehmen arbeitet an laserbasierter Kernfusion für eine spätere Energiegewinnung. Solche Kooperationen zeigen, wie eng Grundlagenforschung, staatliche Förderprogramme und private Technologieunternehmen inzwischen zusammenrücken. Trotzdem bleibt entscheidend: HEDI liefert zunächst Wissen, keine fertige Stromquelle.

Neue Teams sollen junge Talente anziehen

HEDI soll Rostock auch für junge Forscher attraktiver machen. Studierende können künftig enger an aktuellen Projekten arbeiten. Neue Praktika, Promotionen und Lehrangebote sollen den Standort stärken. Die Gründungsdirektoren Ronald Redmer und Dominik Kraus haben bereits erste Teams aufgebaut. Für 2027 ist eine dritte Professur für Angewandte Hochenergiedichtephysik geplant.

„HEDI eröffnet uns die Möglichkeit, wissenschaftliche Fragen zu erforschen, die noch vor wenigen Jahren als kaum zugänglich galten“, sagt Kraus. Sein Kollege Redmer beschreibt die Aufgabe so: „Die großen Herausforderungen der Fusionsforschung lassen sich nur durch ein tiefes Verständnis der Eigenschaften von Materie unter extremen Bedingungen lösen.“

Kernfusion in Deutschland bekommt einen neuen Standort

Mit HEDI rückt Rostock stärker in die deutsche Fusionsforschung. Mecklenburg-Vorpommern bringt seine Erfahrung mit dem Stellarator Wendelstein 7-X in Greifswald ein, Sachsen das HZDR als etablierten Forschungsstandort. In Rostock sollen nun Grundlagen für die Laserfusion entstehen: Was passiert im Brennstoff, wenn Laser ihn extrem verdichten? Wie verhält sich Materie unter Drücken, die auf der Erde nur in Spezialanlagen entstehen?

Noch bleibt offen, welche Technik eines Tages den größten Beitrag leisten kann. Neben der Laserfusion gibt es andere Wege, etwa magnetisch eingeschlossene Plasmen. HEDI soll dafür Wissen liefern, ohne das spätere Fusionskraftwerke kaum denkbar wären.

Kurz zusammengefasst:

In Rostock entsteht mit Unterstützung aus Dresden ein neues Zentrum für Kernfusion, das Materie unter Bedingungen wie im Inneren von Sternen untersucht.
HEDI arbeitet vor allem an Grundlagen für die Laserfusion: Forscher wollen verstehen, was im Brennstoff bei extremem Druck und großer Hitze passiert.
Ein Fusionskraftwerk liefert daraus noch nicht sofort Strom, doch das Wissen aus Rostock soll später helfen, Kernfusion technisch beherrschbar zu machen.

Übrigens: Während Rostock ein neues Zentrum für Kernfusion aufbaut, hat das HZDR in Dresden einen Rechentrick entwickelt, der Simulationen massiv beschleunigt. In einem Test sank der Aufwand von 880.000 auf 16.000 CPU-Stunden – mehr dazu in unserem Artikel.