MHD-Maschinen

Diese Maschinen, die uns retten oder vernichten werden

11. Juni 2006

Ich möchte Ihnen eine Geschichte erzählen, die sich gerade vor unseren Augen abspielt. Etwas ist gerade geboren worden, hat in den Eingeweiden der Z-Maschine des Sandia-Labors im neuen Mexiko sein erstes Lebenszeichen gegeben. Das Kind hat im Mai 2005 seinen ersten Schrei ausgestoßen. Es ist plötzlich aus den Tiefen der Leere hervorgegangen.

Seit einem halben Jahrhundert jagen die Menschen dem Traum der Kernfusion hinterher. Während der Dämon der Spaltung sich relativ leicht zähmen ließ – Anfang der vierziger Jahre, als die erste Atombombe in Alamogordo, USA, explodierte –

Die Explosion der ersten Atombombe in Alamogordo

das zweite Kind der Menschheit, das prometheische Kind, entstand erst als Kind des ersten. Sobald die Menschen erkannten, dass sie die fantastische Energie freisetzen konnten, die in der Materie selbst verborgen lag, begannen sie, Reaktionen nicht der Spaltung, sondern der Fusion zu entwickeln.

Anfangs waren die „Atomisten“, wie man sie später nannte, die „Kernphysiker“, nichts anderes als einfache Chemiker (wie der Entdecker des Atoms, der Neuseeländer Ernest Rutherford). Für einen Chemiker ist die Spaltung nichts anderes als eine exoenergetische Zerfallsreaktion, die einen selbstbeschleunigenden Prozess darstellt.

Uran-235 ist nur darauf aus, sich in Fragmente vergleichbarer Masse zu spalten und dabei einige Neutronen freizusetzen. Diese Neutronen treffen auf benachbarte Kerne und lösen die „Kettenreaktion“ aus, vorausgesetzt, die Menge der vorhandenen Atome ist groß genug, damit diese Neutronen mit einem weiteren Uran-235-Kern kollidieren können. Statt von kritischer Masse sollte man besser von kritischem Volumen sprechen. Siehe

http://www.savoir-sans-frontieres.com/JPP/telechargeables/Francais/energetiquement_votre.htm

Nachdem die Instabilität von Uran-235, das in natürlichen Uranerzen nur in Spuren (0,7 %) vorkommt, ausgenutzt wurde, nutzten die Menschen auch die Instabilität von Plutonium-239, einem Element, das in der Natur nicht vorkommt, sondern durch Bestrahlung von Uran-238 mit schnellen Neutronen, die bei der Spaltung von U235 entstehen, hergestellt werden kann. Plutonium ist ebenfalls spaltbar, besitzt eine kritische Masse und eignet sich zur Bombenherstellung. Diese zweite Bombe wurde in Nagasaki, Japan, „erprobt“.

Im Geiste des Chemikers erschien die Fusion viel eher einer gewöhnlichen chemischen Reaktion, wie wir sie kannten. Auf der linken Seite die „Reaktionsprodukte“, auf der rechten Seite das Ergebnis der Reaktion. Vereinfacht:

A kombiniert mit B ergibt C plus Energie

Die Fusionreaktion, die bei der niedrigsten Temperatur abläuft, beinhaltet zwei Isotope des Wasserstoffs: Deuterium und Tritium (das sogenannte „schwere Wasserstoff“), wobei das Tritium den Nachteil hat, instabil und „radioaktiv“ zu sein (Halbwertszeit: 12 Jahre). Diese Temperatur beträgt hundert Millionen Grad. Die Amerikaner versuchten, diese Reaktion auszulösen, indem sie die Röntgenstrahlen nutzten, die bei der Explosion einer Spaltbombe entstehen, und einfach einen Deuterium-Tritium-Mix „neben“ eine „A-Bombe“ stellten. Diese Experimente wurden als „Greenhouse“ („Gewächshaus“) bezeichnet. Wasserstoff hatte den Nachteil, in kondensierter, flüssiger Form vorliegen zu müssen, also bei sehr niedrigen Temperaturen. Da diese erste „Wasserstoffbombe“ über eine umfangreiche Zusatzanlage zur Kryotechnik verfügte, war sie nicht einsatzbereit.

Es gab jedoch eine zweite Reaktion, die es erlaubte, einen Sprengstoff in fester Form zu verwenden: Lithiumhydrid (LiH). Doch die dafür erforderliche Temperatur war fünfmal höher: 500 Millionen Grad statt hundert. In Russland hatte der junge Andrei Sacharow die Idee, die kleine Spaltbombe in den Brennpunkt eines elliptischen Hohlraums zu platzieren, der die Form eines länglichen Eies hatte und eine hohle Hülle darstellte, die als Reflektor für Röntgenstrahlen diente. Alle Optiker der Welt wussten das seit Jahrhunderten. Wenn man eine Strahlungsquelle in den ersten Brennpunkt einer solchen elliptischen reflektierenden Oberfläche platziert, konzentriert diese die Strahlung im zweiten Brennpunkt. Es genügte also, das Ende einer Lithiumhydridladung, die die Form eines „Zuckerstücks“ hatte, dort zu platzieren.

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Sakharow-Teller-Ulam-Konfiguration

In den USA hatten zwei junge Forscher, beide jüdischer Herkunft – der eine aus der Ukraine, Stanislaw Ulam:

Stanislaw Ulam

der andere ungarischer Nationalität, Edward Teller – gleichzeitig die gleiche Idee, die die Anglo-Sachsen als „technisch süß“ bezeichneten.

Edward Teller im Jahr 1958, der als Vorbild für die Figur des „Dr. Strangelove“ diente

und die Wasserstoffbombe liebevoll „my baby“ („mein Baby“) nannte.

(Zitieren wir nur zur Erinnerung den etwas fragwürdigen Humor mancher Wissenschaftler, die Bücher über die Geburt solcher Waffen verfasst haben: Einer von ihnen, Antoine Schwerer, gab seinem 1990 erschienenen Buch den Titel „Neben meiner Bombe“ (120 Seiten))

Antoine Schwerer: „Neben meiner Bombe“ ...

Die Amerikaner entschieden sich zunächst, die „Wasserstoffbombe“, die bei 100 Millionen Grad arbeitet und einen Deuterium-Tritium-Mix verwendet, zu testen. Doch zu allgemeiner Überraschung übersprangen die Sowjets diese Stufe dank der Berechnungen von Andrei Sacharow und setzten die erste „trockene Bombe“ ein, deren Ladung fest war: Lithiumhydrid. Eine Bombe, die somit sofort einsatzbereit war. Dieser plötzliche Fortschritt der „Ostblock“-Mächte löste eine völlig ungezügelte Rüstungswettlauf aus.

Zu diesem Zeitpunkt sollte der Leser sich dieses „Wundergemischs“ merken: Lithium-6 + Wasserstoff-1 erzeugt zwei Helium-4-Kerne und … keine Neutronen. Diese „Wasserstoffbombe“ ist somit „nicht verschmutzend“. Leider werden die Menschen, die einmal ihre Wirkung spüren, kaum Gelegenheit haben, von diesem Vorteil zu profitieren. Wenn die „Wasserstoffbomben“ so „verschmutzend“ sind, liegt das hauptsächlich an der Spaltladung, die als Zünder dient, und an der „Aktivierung“ des Reflektors aus „verarmtem Uran“, das aus Uran-238 besteht. Dieses absorbiert ein Neutron, das bei der Fusion entsteht, und wandelt sich in Plutonium-239 um, das dann selbst spaltet. Man erhält so die schrecklichste Waffe, die jemals aus der Vorstellungskraft der Menschen hervorgegangen ist: die „FFF-Bombe“ (Spaltung – Fusion – Spaltung), die mit den höchsten radioaktiven Rückständen ausgestattet ist.

Während die Militärs daran arbeiteten, ihre Bomben zu entwickeln, versuchten die Zivilisten, einen Deuterium-Tritium-Mix in ringförmigen Behältern, den sogenannten „Tokamaks“, die von dem Russen Artsimowitsch erfunden wurden (die Russen sind wirklich äußerst fantasiebegabt, das muss man ihnen lassen), zu zünden.

Die meisten Leser kennen mittlerweile das Prinzip solcher Maschinen, bei denen der gasförmige Gemisch durch hohe Temperaturen „magnetisch eingeschlossen“ wird, also im Inneren einer Spule, die die Form eines Torus (oder heute genauer einer „D“-Form) hat, die sich um eine Achse dreht. Diese Idee ist das Herzstück dieser Kathedrale für Ingenieure, die den Namen ITER trägt.

Die ITER-Maschine

Auf der oben abgebildeten Zeichnung erkennt man in Querschnitt diese geschlossene, rotations-symmetrische Kammer, umgeben von all ihren peripheren Geräten. Diese Maschine wird auf dem französischen Standort Cadar... die Nachfolge übernehmen.