Hierzulande weiß außerhalb des Wissenschaftsbetriebs kaum jemand davon: 2022 wurde in Livermore in den USA in einer Forschungseinrichtung Menschheitsgeschichte geschrieben. Im Lawrence Livermore National Laboratory schafften es Forscher erstmals, mehr Energie mit einer laserbasierten Kernfusion zu erzeugen, als sie hineinsteckten. Das veränderte die weltweite Forschungslandschaft umgehend. Denn damit rückt eine Nutzung zur Energiegewinnung in den Bereich des Machbaren und die Forschung an Fusionskraftwerken in den Fokus. Die Fusionsforschung gehört nun zu den sechs Schlüsseltechnologien, die auf der Hightech-Agenda Deutschlands stehen.

Hedi bündelt Forschung aus MV und Sachsen

Am 18. Juni wurde in Rostock immerhin deutsche Wissenschaftsgeschichte geschrieben. Denn dort wurde nicht nur ein, sondern das deutsche Zentrum für Forschung zur laserbasierten Trägheitsfusion gegründet. Die High Energy Density Initiative (Hedi) – also die Initiative zur Erforschung der Hochenergiedichte – ist eine Kooperation von Sachsen und Mecklenburg-Vorpommern. Genauer gesagt des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) und des Instituts für Physik an der Universität Rostock.

Das HZDR betreibt internationale Spitzenforschung auf dem Gebiet der Lasertechnologie und der Erforschung von Materie unter extremen Bedingungen. Das Institut für Physik an der Uni Rostock hat sich seit Jahrzehnten einen Namen gemacht in der Grundlagenforschung der Plasmaphysik. „Wenn Professor Kraus ein Experiment macht, kommen Wissenschaftler aus der ganzen Welt, um zuzusehen – letztens waren 300 da“, schwärmt Rektorin Prof. Elizabeth Prommer. Hedi bündelt nun also das sächsische Laser-Know-how des HZDR mit der physikalischen Expertise der Universität Rostock.

Prof. Redmer sah schon 1986 in der DDR Anwendbarkeit

Prof. Ronald Redmer und Prof. Dominik Kraus sind die beiden Gründungsdirektoren des Hedi. Dominik Kraus ist seit 2020 Professor in Rostock, hat aber zuvor am HZDR gearbeitet und drei Jahre in Livermore an der National Ignition Facility geforscht, dem größten und energiereichsten Lasersystem der Welt zur Erforschung der Trägheitsfusion.

Prof. Redmer forscht schon seit 40 Jahren an der Hochenergiedichtephysik. „Ich habe 1986 hier in Rostock promoviert und ein Thema waren die dichten Plasmen, heute Hochenergiedichten. Die Frage war, wofür das anwendbar ist, und da habe ich gesagt: ‚Na, auf die Trägheitsfusion.‘ Aber das war damals in der DDR schon gar nicht und in Deutschland insgesamt nicht en vogue. Erst durch den Durchbruch in Livermore 2022 wird jetzt auch vom Bund massiv in die Trägheitsfusion investiert, und da sind alle diese Vorarbeiten, die wir zum Teil über Jahrzehnte gemacht haben, jetzt natürlich gefragt“, erklärt er. „Deshalb wurde auch gesagt, Rostock ist ein guter Standort, dort ist die Expertise dafür vorhanden. Und mit Dominik Kraus und seiner experimentellen Hochenergiedichtephysik ist das jetzt die perfekte Kombination.“

„Für mich ist das nach 40 Jahren die Erfüllung eines Traums“, gesteht Prof. Redmer auf der Gründungsveranstaltung den Anwesenden. Hedi und die Fokussierung auf die Forschung zur Trägheitsfusion sind für ihn auch Grund genug, sich noch nicht in den Ruhestand zu verabschieden, sondern weiterzuforschen.

MV mit Rostock und Greifswald vorn bei der Kernfusion

Bei der Trägheitsfusion wird nicht versucht, das Plasma dauerhaft einzuschließen wie bei der sogenannten magnetischen Fusion beim Stellarator-Prinzip. Seit vielen Jahren wird das beispielsweise in Greifswald mit Wendelstein 7-X erforscht. Beim Stellarator-Prinzip geht es vor allem darum, Atomkerne miteinander zu verschmelzen und sie lange genug zusammenzuhalten, um Energie zu erzeugen.

Bei der Trägheitsfusion wird wiederum auf extrem kurze, hochenergetische Pulse gesetzt. Laser komprimieren den Fusionsbrennstoff so schnell und stark, dass die Fusion der Atomkerne stattfindet, bevor sie überhaupt auseinanderfliegen können – die reine Trägheit der Masse hält sie für den Bruchteil einer Sekunde zusammen. Es werde aber Synergien und eine Zusammenarbeit mit Greifswald und dem dortigen Weg der Kernfusionsforschung geben, sagen die beiden Gründungsdirektoren von Hedi. „Bei uns geht es um dichtere und heißere Zustände als im Zentrum der Sonne“, schildert Prof. Kraus.

„Um einen Zustand zu schaffen, der lange genug dauert, um diese Energie nutzbar zu machen – das erfordert noch viel Forschung“, sagte Sebastian Schmidt, der wissenschaftliche Direktor des HZDR, bei der Gründung  des Forschungszentrums zur Trägheitsfusion in Rostock. „Hedi wird eine Initiative sein, die weltweit sichtbar sein wird.“ Hedi werde Rostock, Mecklenburg-Vorpommern und die Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands auf dem Gebiet der Kernfusion stärken, war er sich mit allen Anwesenden einig. „Dank an den Bund für die großzügige Finanzierung. Und Dank an die beiden Ministerpräsidenten Manuela Schwesig und Michael Kretschmer. Die beiden haben uns schon vor zwei Jahren versprochen: Das wird was. Und in diesem Fall ist auf Politik Verlass.“

USA wollen mit Europa gemeinsam China zuvorkommen

Prof. Siegfried Glenzer von der Stanford University in Kalifornien mahnte: „Die Fusionsforschung hat Priorität in den USA und auch in China. Wir müssen ganz klar zusammenarbeiten, um die Technologie zuerst, vor China, auf den Markt zu bringen.“ Die Forscher auf dem Gebiet der Fusionsforschung seien nun nicht mehr nur Nerds. „Wir können die Gesellschaft verändern.“

„Marvel Fusion“ ist ein international agierendes Unternehmen, das auf die Zusammenarbeit mit Hedi setzt. Es wurde 2019 in München als Kernfusions-Start-up gegründet und hat mittlerweile seinen Hauptsitz in den USA. „Marvel Fusion“ will das erste Kernfusionskraftwerk der Welt bauen. „Die Kernfusion ist die größte Herausforderung der Menschheit, wir brauchen dafür exzellente Spieler“, sagte Dr. Sophia Spitzer von „Marvel Fusion“ am 18. Juni im Hörsaal des Rostocker Physikinstituts. „Wir arbeiten mit Hedi zusammen, weil wir ein Verständnis und belastbare Daten dazu brauchen, wie sich Materie unter extremen Bedingungen verhält. Wir brauchen Simulationsbedingungen, um dieses Verhalten vorherzusagen.“

Hedi wird attraktiv für Studenten und Wissenschaftler

Hedi werde Studenten und Wissenschaftler aus der ganzen Welt anziehen, prognostizieren die beiden Direktoren. Es werde aktuell die Berufung eines Professors für Angewandte Hochenergiedichtephysik vorbereitet, die 2027 besetzt werden soll. Das nächste Experiment werde in zwei Wochen in den USA stattfinden und daran können auch Studenten aus Rostock teilnehmen. Das XFEL in Schenefeld bei Hamburg sei ebenfalls eine Großgeräteanlage, die Hedi häufig nutzen werde.

„Es ist gut, dass Mecklenburg-Vorpommern und Sachsen ihre Kompetenzen in der Energieforschung mit einer neuen Forschungsinitiative bündeln“, sagte die Ministerpräsidentin von Mecklenburg-Vorpommern, Manuela Schwesig. Und ihr Kollege Michael Kretschmer aus Sachsen ergänzte: „Erfolgreiche Kooperationen wie Hedi sind genau der richtige Weg, um diese vielversprechende Technologie weiter voranzubringen und gleichzeitig die wissenschaftliche Exzellenz und Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands und Europas zu stärken.“

Hedi wird zu 90 Prozent vom Bund und zu zehn Prozent vom Freistaat Sachsen finanziert. Das Land MV unterstützt den Aufbau mit 20 Millionen Euro und finanziert einen Forschungsneubau, dessen Fertigstellung bis 2030 vorgesehen ist.

Prof. Redmer versprach am Gründungstag von Hedi: „We are ready to do it!“