Wissenschaftler versuchen seit Jahrzehnten, diese Schwelle zu erreichen.

Das Ziel der Wissenschaftsgemeinschaft ist es, in Zukunft Kraftwerke zu bauen, die durch Fusionsreaktionen reichlich Ströme erzeugen kohlenstofffreier Strom.

Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg, und bis dahin ist es noch ein langer Weg, die nötige Technologie zu entwickeln.

Eine der Schlüsselkomponenten in NIF ist die synthetische Diamantkapsel die Größe eines Pfefferkorns.

Die Eigenschaften der kugelförmigen Kapsel, die den Brennstoff enthält, sind entscheidend für die Durchführung erfolgreicher Fusionsexperimente.

Ball es muss sehr glatt und frei von Verunreinigungen seinweil jede Anomalie die Reaktion verderben kann.

Diese präzisionsgefertigten Bälle werden jedoch nicht in Kalifornien hergestellt; ist das Ergebnis langjähriger Arbeit der Firma Diamond Materials mit Sitz in Freiburg, Deutschland.

Die Nachfrage nach solchen Kugelkapseln ist sehr groß, sagt Christoph Wild, Geschäftsführer Diamond Materials bei Eckhard Wörner.

„Wir haben eng mit dem LLNL-Labor zusammengearbeitet und es versucht Minimieren Sie Defekte wie Schmutz, Hohlräume oder unregelmäßige Wände„.

Das 25-köpfige Team von Diamond Materials stellt synthetische Diamanten mithilfe eines Prozesses her, der als chemische Gasphasenabscheidung bezeichnet wird.

Es dauert ungefähr zwei Monate, um jede Charge von 20 bis 40 Kapseln herzustellen.

Dazu werden winzige Diamantkristalle um einen Kern aus Siliziumkarbid gelegt und wiederholt poliert.

Während des Entwicklungsprozesses stellten sie fest, dass selbst das gründlichste Polieren nicht ausreichte, da die Oberfläche auf mikroskopischer Ebene noch Vertiefungen und Unebenheiten aufwies.

Bei ihrer Arbeit mit dem LLNL-Team stellten sie schließlich fest, dass sie es konnten polierte Kapselglasur mit einer neuen Beschichtung aus Diamantkristallen um das perfekte Finish zu erzielen, das sie benötigen.

Wenn die Diamantkapsel im Labor ankommt, wird der Siliziumkern entfernt und die Hohlkugel mit Deuterium und Tritium – Isotopen von schwerem Wasserstoff – in ein winziges Glasröhrchen gefüllt, das die Fusionsreaktion speist.

„Um die Brennstoffpille herum befindet sich ein Zylinder aus Gold und Uran“, erklärte Mike Farrell, Vizepräsident für Trägheitsfusionstechnologie bei General Atomics, dem größten Industriepartner von LLNL.

Die dritte und letzte Schicht der Kapsel ist ein Aluminiumzylinder, der zum Kühlen des Inhalts vor der Reaktion verwendet wird.

Ein weiterer wichtiger Technologiebereich für NIF ist die Optik: alles, was die Übertragung, Erfassung oder Nutzung von Licht ermöglicht.

NIF betreibt den leistungsstärksten Laser der Welt und verwendet viel optische Technologie, deren Komponenten bei jedem Start der Maschine kaputt gehen.

Seit den frühen 1970er Jahren arbeitet NIF mit optischen Unternehmen wie der Zygo Corporation und dem Spezialglashersteller SCHOTT zusammen, um Teile zu installieren sowie Teile und Berst- und Explosionsschutz zu liefern.

Nach dem Erfolg der Studie im Dezember nehmen NIF und Partner die neue Herausforderung an, die Technologie zur Replikation und Skalierung von Reaktionen weiter zu perfektionieren.

Mike Farrell hofft, dass dieser Schritt nach vorne dazu beitragen wird, die Unterstützung für zukünftige Forschung zu fördern.

„Das Experiment führte Paradigmenwechsel in der Wissenschaft. Die Zündung galt 40 Jahre in der Zukunft als nahezu unerreichbar oder nur möglich. Die Ergebnisse im Dezember werden bekannt gegeben.“

Zurück in Freiburg hofft Diamond Materials, mehr Zeit für die Forschung aufwenden zu können.

„Ungefähr 20 % unseres Teams sind in der Forschung tätig, und beide CEOs sind Physiker“, sagt Wild.

„Forschung auf diesem Niveau ist ressourcenintensiv und wir dürfen die Produktion nicht vernachlässigen. Wahrscheinlich werden wir deshalb unser Team weiter ausbauen. Denn die Forschung von heute führt zum Produkt von morgen.“

Teams von Wissenschaftlern aus der ganzen Welt kämpfen derzeit mit allen möglichen Techniken darum, funktionierende Fusionskraftwerke zu bauen.

Aber erreiche das Ziel es wird Jahre dauern und Investitionen in Milliardenhöhe.

Laut Farrell dürfte der letztjährige Lauf bei NIF dem Sektor Auftrieb verleihen: „Jetzt, da sich die Zündung als möglich erwiesen hat, wird es möglicherweise einfacher, staatliche und Unternehmensfinanzierung zu erhalten.“

Diese Investition ist erforderlich, um die enormen Herausforderungen beim Bau von Kraftwerken anzugehen, einschließlich der Suche nach Materialien, die den extrem hohen Temperaturen standhalten, die beim Fusionsprozess freigesetzt werden.

Aber Farrell sagt, dass das Projekt schnell wachsen kann, sobald die ersten großen Schritte unternommen wurden.

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