Ein kalifornisches Startup glaubt, mithilfe der Kernfusion das scheinbar Unmögliche erreichen zu können.
Adrian Bevan: Der Traum eines jeden Alchemisten ist es, Gold aus gewöhnlichen Metallen herzustellen.
Doch ist das realisierbar? Die physikalischen Grundlagen der Umwandlung eines Elements in ein anderes sind gut erforscht und werden seit Jahrzehnten in Beschleunigern und Collidern genutzt, die subatomare Teilchen miteinander verschmelzen lassen.
Das bekannteste Beispiel ist der Large Hadron Collider am CERN in Genf. Doch die Kosten für diese Goldgewinnung sind enorm, und die erzeugten Mengen sind winzig.
So wurden beispielsweise beim Alice-Experiment am CERN während einer Laufzeit von vier Jahren nur 29 Pikogramm Gold gewonnen. Bei dieser Rate würde die Herstellung einer Feinunze Gold hundertmal so lange dauern wie das Universum.
Das kalifornische Startup-Unternehmen Marathon Fusion schlägt einen ganz anderen Ansatz vor: Es nutzt die Radioaktivität von Neutronenteilchen in einem Kernfusionsreaktor, um eine Form von Quecksilber in eine andere, sogenannte Quecksilber-197, umzuwandeln.
Dieses zerfällt dann zu einer stabilen Form von Gold: Gold-197. Bei diesem Teilchenzerfall wandelt sich ein subatomares Teilchen spontan in zwei oder mehr leichtere Teilchen um. Das Team von Marathon Fusion schätzt, dass ein Fusionskraftwerk in einem einzigen Betriebsjahr mehrere Tonnen Gold pro Gigawatt thermischer Leistung produzieren könnte.
Durch Beschuss des Isotops Quecksilber-198 mit Neutronen entsteht das radioaktive Isotop Quecksilber-197, das anschließend zum einzigen stabilen Goldisotop zerfällt.
Der Schlüssel liegt darin, über ausreichend energiereiche Neutronen zu verfügen, um den Zerfallsvorgang des Quecksilbers auszulösen. Wenn dies gelingen könnte, wäre dies eine interessante Idee. Ob sich damit aber ein ordentlicher Gewinn erzielen ließe, ist eine andere Frage.
Dazu ist ein großer Neutronenfluss (ein Maß für die Intensität der Neutronenstrahlung) erforderlich. Dieser kann mit einem Standardbrennstoffgemisch für Fusionsreaktoren, Deuterium und Tritium (beides Formen von Wasserstoff), erzeugt werden, um im Plasma eines Fusionsreaktors Energie zu erzeugen.
Neutronen durchdringen Materie leicht und werden an den Atomkernen gestreut, wobei sie ihre Geschwindigkeit verringern. Für die Umwandlung von Quecksilber-198 in Gold werden Neutronen mit Energien über 6 Millionen Elektronenvolt benötigt.
Für seine Schätzungen nutzt Marathon Fusion den „digitalen Zwilling“ eines Fusionsreaktors – ein Computermodell, das die Physik der Fusionsreaktion und die daraus resultierenden radioaktiven Prozesse simuliert. Eine Einschränkung dieser Arbeit besteht darin, dass der digitale Zwilling anhand eines realen kommerziellen Fusionsreaktors validiert werden muss – einen solchen gibt es derzeit jedoch noch nicht.
Bevor Wissenschaftler einen kommerziellen Fusionsreaktor realisieren können, müssen noch viele Herausforderungen bewältigt werden. Dazu gehören die Entwicklung neuer Materialien für seinen Bau und das Verständnis der wissenschaftlichen Grundlagen, die sowohl für den kontinuierlichen Betrieb des Systems zur Energiegewinnung als auch für die Entwicklung von KI-Systemen zur Aufrechterhaltung der Plasmafusionsreaktion erforderlich sind.
Sogar einige der fortschrittlichsten Fusionsexperimente, wie das in Großbritannien ansässige JET-Projekt (Joint European Torus), konnten nur relativ geringe Energiemengen erzeugen. Forscher in Großbritannien haben jedoch eine neue Möglichkeit entwickelt, die Größe von Fusionsreaktoren zu verringern, indem sie die Steuerung des Abgasplasmas verändert haben. Ein Prototyp dieses neuartigen Fusionsreaktorkonzepts namens Spherical Tokomak for Energy Production (Step) soll bis 2040 fertig sein.
Radioaktiver Abfall
Auf dem Papier ist es möglich, in einem Fusionsreaktor aus Quecksilber Gold herzustellen. Bis jedoch kommerzielle Fusionsreaktoren realisiert sind, müssen die von Marathon Fusion in seinen digitalen Zwillingsstudien verwendeten Annahmen ungeprüft bleiben.
Darüber hinaus wäre jegliches in einem Fusionsreaktor produzierte Gold zunächst radioaktiv, d. h. es würde als radioaktiver Abfall eingestuft und müsste daher nach der Produktion noch einige Zeit entsorgt werden.
Wie Kern- und Teilchenphysiker wissen, vergisst man bei der Erstellung eines digitalen Zwillings eines Experiments sehr leicht, wichtige physikalische Effekte und kritische Details zu berücksichtigen. Obwohl die Verarbeitung dieses Abfalls zu nutzbarem reinem Gold eine weitere Herausforderung darstellt, wird sie langfristige Investoren nicht unbedingt abschrecken.
Auf dem Papier ist dies vorerst noch ein attraktives Angebot – aber wir sind noch weit davon entfernt, einen neuen kalifornischen Goldrausch auszulösen.
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