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Fusionsreaktor Iter:Eine Million Teile

Aus etwa einer Million Teilen wird Iter am Schluss zusammengebaut. Die Toleranz zwischen den einzelnen Komponenten liegt oftmals unter einem Millimeter. Erschwerend kommt hinzu, dass die tonnenschweren Bauteile unter ihrem eigenen Gewicht bereits um mehrere Millimeter nachgeben. Werden die supraleitenden Spulen auf minus 269 Grad Celsius abgekühlt, ziehen sie sich sogar um zwei Zentimeter zusammen. All das muss berücksichtigt werden.

Haange, der 2010 zu Iter geholt wurde, um das damals taumelnde Forschungsprojekt auf den rechten Weg zu bringen, setzt daher auf strenge Qualitätskontrollen. Und auf moderne Technik: Ein paar Kilometer weiter, auf dem mit Stacheldraht und Elektrozäunen gesicherten Gelände des französischen Kernforschungszentrums Cadarache, haben die Fusionsforscher ein virtuelles Modell ihres Experiments geschaffen. Eine 3-D-Brille und eine mehr als zwei Meter hohe Leinwand genügen, um in den Reaktor einzutauchen, um Bauteile zu montieren und Schrauben festzuzurren. Jede wichtige Änderung am Design wird hier durchgespielt. "Passt etwas nicht, dann holen wir die Verantwortlichen und ermuntern sie, ihre Entwürfe zu überdenken", sagt der Iter-Ingenieur Jens Reich.

Die Macht der 3-D-Bilder wirkt offenbar: Zu Beginn hatten Reich und seine Kollegen noch 1500 potenzielle Probleme ermittelt. Teilweise überlappten Kühlrohre und Stromleitungen, Schrauben waren nicht zu erreichen. Inzwischen konnte die Zahl der Konflikte auf einige Dutzend reduziert werden. Die Arbeit ist damit aber noch lange nicht getan; es wird weiter entworfen und verändert. "Wir können uns leider nicht den Luxus erlauben, erst das Design abzuschließen und dann mit dem Bau zu beginnen", sagt Remmelt Haange.

17 Meter tief ist die Baugrube direkt neben der rot-grauen Montagehalle. Hier soll das Reaktorgebäude entstehen, bislang sind allerdings nur die Außenmauern und 493 Betonsäulen zu sehen - Stoßdämpfer, auf denen der 360 000 Tonnen schwere Reaktor erdbebensicher ruhen soll. Die gelbe Verschalung für die erste Zwischendecke liegt schon bereit.

Wobei auch das Betonieren bei einem Projekt wie Iter keine einfache Aufgabe ist: Die Neutronen, die während der Fusion entweichen, erzeugen beim Abbremsen radioaktive Stoffe. Auch das Tritium, eine der beiden Wasserstoffvarianten im Plasma, ist leicht radioaktiv. Die Betonmischung muss dieser Strahlung widerstehen können. Und obwohl frühestens 2027 mit den ersten radioaktiven Experimenten zu rechnen ist, gilt die Baustelle schon heute als Nukleareinrichtung. Busse, die aufs Gelände wollen, werden daher vom Werkschutz bis zur letzten Reihe durchkämmt - nicht, dass sich jemand unter den Sitzen versteckt. Beim Betonieren ist zudem stets die französische Atombehörde dabei. Und alle paar Monate rücken die Aufseher zu umfassenden Kontrollen an. All das kostet Zeit.

Exakt 23 Monate hinken Haange und sein Team derzeit hinter ihrem selbstgesteckten Zeitplan her. Statt wie geplant für November 2020 wird das erste, noch nicht fusionierende Plasma nun für Oktober 2022 angepeilt. Der Niederländer gibt sich aber zuversichtlich, durch Änderungen am Bauablauf und durch zusätzliche Schichten der bis zu 4000 Arbeiter einen Teil der Verspätung hereinholen zu können.

Denn jede Verzögerung kostet Geld, und Geld hat Haange nicht: Ursprünglich sollte Iter fünf Milliarden Euro kosten, nun wird es wohl auf das Dreifache hinauslaufen. Der Reaktor könnte damit fast sechsmal so teuer ausfallen wie der LHC, er kommt aber immerhin nur auf ein Sechstel der Kosten, die bislang für die Internationale Raumstation ISS aufgewandt wurden. Wie viele Euro es letztlich genau sein werden, kann jedoch niemand sagen: Da die Kaufkraft in den Mitgliedsländern unterschiedlich stark ist, werden die Sachleistungen mit einer eigenen Iter-Währung verrechnet. Deren Kurs kann schwanken.

Sicher ist nur, dass die EU, die aktuell 45 Prozent der Baukosten stemmt, nicht mehr als 6,6 Milliarden Euro ausgeben will. Sollte Iter in 15 Jahren beweisen, dass die Fusion in großtechnischem Maßstab machbar und finanzierbar ist, wäre das gut angelegtes Geld. Sollte Iter scheitern, wäre es eine gewaltige Abschreibung. So oder so ist die Investition, wie die Iter-Experten betonen, eine Wette auf die Zukunft. Forschung in Reinkultur, allerdings mit einem äußerst teuren, äußerst aufwendigen Experiment.

Remmelt Haange gibt sich dennoch zuversichtlich, dass Iter wie geplant funktionieren wird. "Technisch kommen wir gut voran, ich sehe keine unüberwindbaren Hindernisse", sagt der Ingenieur. Zehnmal so viel Energie, wie für die Heizung des Plasmas und den magnetische Käfig nötig sind, soll der Versuchsreaktor liefern. Es wär eine Premiere, denn bislang hat jedes Fusionsexperiment deutlich mehr Energie verschlungen als es produzieren konnte.

Iter soll dieses Problem durch seine schiere Größe überwinden. Aber auch durch technische Neuerungen, die bislang nicht erprobt werden konnten: Damit der Sonnenofen bis zu acht Minuten lang brennen kann, muss zum Beispiel das Helium, das beim Verschmelzen der Wasserstoffkerne entsteht, kontinuierlich aus dem dünnen Plasma entfernt werden. Platten und Vakuumpumpen im unteren Bereich des Donuts sollen diese Aufgabe übernehmen. Erstmals werden ihre Oberflächen bei Iter mit dem extrem temperaturbeständigen, aber spröden Schwermetall Wolfram überzogen sein. Komplett neu ist auch die Verkleidung der Innenwände des Reaktorgefäßes: Beryllium soll die austauschbaren Platten, die Neutronen einfangen und in Wärme verwandeln, haltbar machen.

In einer künftigen Ausbaustufe wird den Kacheln dann noch eine weitere Aufgabe zukommen: Tritium existiert in der Natur nicht. Im Alltagsbetrieb muss ein Fusionsreaktor das dringend benötigte Wasserstoffisotop daher selbst herstellen. Dazu wollen die Forscher in die Platten das Leichtmetall Lithium einbauen, das beim Beschuss mit Neutronen Tritium erzeugen kann. Sechs unterschiedliche Module mit sechs unterschiedlichen Technologien sollen dafür zum Einsatz kommen. Schließlich wollen auch hier - wie könnte es anders sein - mehrer Iter-Länder ihre eigene Idee verwirklicht sehen.

© SZ vom 04.05.2013/mcs
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