Der Laser, aus dem die Träume sind

Massive Wände aus Beton und Stahl umgeben die leistungsstärkste Laseranlage, welche die Menschheit je errichtet hat. Das Herzstück des Forschungszentrums ELI-NP im rumänischen Măgurele gleicht einer Mischung aus Bunker und Klinik. Der Mobilfunk versagt beim Eintritt in die Halle, wo sich Besucher in Schutzkleidung hüllen zu tun sein, damit möglichst wenig Schmutz hineinkommt. Betonpfeiler im Untergrund schützen wiederum vor Erschütterungen – Lasertechnik ist schließlich Hochpräzisionsarbeit und Rumänien Erdbebengebiet.

Die in einer rund 2400 Quadratmeter großen Halle errichtete Anlage zur kernphysikalischen Forschung – ELI-NP ist ein Akronym für jedes Extreme Light Infrastructure-Nuclear Physics – besteht aus zwei Reihen. In abgedeckten Boxen voller Spiegel, Blenden und Kristalle aus Titan-Saphir wird welcher hier erzeugte Laserpuls aufgespalten, verstärkt und am Ende wieder zusammengeführt. Anschließend wandert er durch zwei Löcher in vereinigen benachbarten Gebäudetrakt, wo er wie in einem Weichenwerk in verschiedene Experimentierkammern geleitet wird.

Die Leistung des rumänischen Superlasers ist uff welcher ganzen Welt derzeit dies Maß aller Dinge. Jeweils 10 Petawatt, mithin 10 Billiarden Watt, schaffen seine zwei Arme im winzigsten Bruchteil einer Sekunde. Das lockt neben Wissenschaftlern fernerhin Unternehmen an. Mit einer Anlage dieser Leistung lassen sich schließlich nicht nur neue Erkenntnisse extra dies Innere von Atomkernen profitieren, sondern sind zusammen beträchtlich neue indus­trielle und medizinische Anwendungen vorstellbar.

Noch überschaubarer Bekanntheitsgrad

„Gigantisch“ seien die zehn Petawatt, sagt Bernhard Quendt sodann mit einem Funkeln in den Augen. Z. Hd. den promovierten Kommunikationstechniker und Technikchef des französischen Thales-Konzerns ist es zusammen mit geladenen Journalisten welcher erste Besuch vor Ort. Er gesteht ein: Bevor er vor irgendetwas mehr wie vier Jahren von Siemens zu Thales kam, war ihm nicht intellektuell, dass hier in Rumänien schier eine solche Hightechkonstruktion steht.

Heute erfüllt sie ihn mit Stolz. Thales hat die Anlage in Măgurele errichtet, deren zehn Petawatt Leistung erstmals im März 2019 erreicht wurden. Vergangenes Jahr schoss man hier erstmals fernerhin triumphierend Laserpulse uff feste Ziele. Damit sei die Tür zu weiteren Fortschritten in welcher kernphysikalischen Forschung geöffnet, frohlockte welcher Konzern seinerzeit. Quendt spricht von einer „Schlüsseltechnik“. Die Zahl welcher in welcher Lasertechnik tätigen Thales-Beschäftigten wirkt mit rund 150 überschaubar, wenn man bedenkt, dass welcher Konzern insgesamt konzis 80.000 Mitarbeiter zählt. Es handelt sich sehr wohl um vollwertige Spezialisten, Mitarbeiter im zen­tral organisierten Vertrieb in Besitz sein von mithin z. B. nicht dazu.

Auch welcher Bekanntheitsgrad von ELI-NP ist bislang überschaubar. Dabei ist die Anlage im Vorort von Bukarest genauso wenig wie die zwei Laserforschungszen­tren ELI-Beamlines in Tschechien und ELI-ALPS in Ungarn unter Geheimhaltung entstanden. Tatsächlich handelt es sich um ein zum weit überwiegenden Teil von welcher EU-Kommission finanziertes Projekt. Rund 320 Millionen Euro betrugen die Investitionskosten für jedes den Bau des Zentrums mit seinen insgesamt konzis 15.000 Quadratmetern Fläche. Die Standortwahl fiel unter anderem uff Rumänien, um dies noch recht junge und arme EU-Mitglied wie Forschungsstandort attraktiver zu zeugen. Sukzessive soll sich nun fernerhin ein Teil welcher dazugehörigen Produktion ansiedeln, so lautet jedenfalls die Hoffnung.

Partnerschaft mit Thales und ELI-NP

Auch die theoretischen Grundlagen wurden nicht im Verborgenen gelegt. So ist welcher französische Physiker Gérard Mourou sozusagen welcher Spiritus Rector des Superlasers in Măgurele, nachdem er und die Kanadierin Donna Strickland in den Achtzigerjahren ein Verfahren entwickelt hatten, mit dem sich intensive ultrakurze Lichtpulse erzeugen lassen. Im Jahr 2018 erhielten die beiden Wissenschaftler für jedes ihre Arbeiten eine Hälfte des Physiknobelpreises.

ELI-NP ist damit fernerhin Mourous Kind. Er war ohne Rest durch zwei teilbar vor Ort ebenfalls derbei. Der Nobelpreisträger arbeitet zudem mit dem deutschen Start-up Marvel Fusion zusammen, dies die gezielte Verschmelzung von Atomkernen mittels Laser zu einer nutzbaren Energiequelle zeugen möchte.

Zu Forschungszwecken sind die Deutschen eine Partnerschaft mit Thales und ELI-NP komprimiert. Im Jahr 2019 in München gegründet, wurde Marvel Fusion so zum ersten privatwirtschaftlichen „Nutzer“ des rumänischen Lasers – und zum leuchtenden Beispiel hierfür, wie die kernphysische Grundlagenforschung in ein kommerziell erfolgreiches Hightechprodukt „made in Europe“ münden könnte. Die Hoffnung uff eine funktionierende Kernfusion ist weit: Dabei fiele im Gegensatz zur klassischen Kernspaltung kein Atommüll an, bestünde keine Gefahr einer Reaktorkatastrophe und stünde somit eine sichere, saubere und steuerbare Energiequelle in großem Stil zur Verfügung.

Einsatz im Schichtbetrieb

Die Partnerschaft mit Thales und ELI-NP erlaubt es Marvel Fusion, mit seinen momentan rund 70 Mitarbeitern neben Wissenschaftlern europäischer Hochschulen zwei Mal im Jahr für jedes ein paar Wochen im Forschungszentrum Experimente durchzuführen. Aktuell geht es um die „Validierung des Physikkonzepts“. Sieben Tage die Woche, von 8 Uhr morgens solange bis von kurzer Dauer nachdem Mitternacht, sind hierfür 30 Marvel-Leute im Schichtbetrieb im Einsatz.

Anzutreffen sind sie mitten unter von Kabeln und Geräten in und vor einer kompakten Vakuumkammer aus Aluminium und Stahl, die einer Raumkapsel ähnelt. „Morgens beginnt die Vorbereitung für jedes die Laserschüsse“, berichtet Marius Schollmeier, welcher dies Experimentierteam von Marvel Fusion leitet. Die Schüsse fänden dann am Nachmittag statt, ehe welcher Laser abgeschaltet und die Vakuumkammer belüftet werde. Anschließend tausche man Ziele und Teile und lese die Detektoren aus, bereite die Gesamtheit für jedes den kommenden Tag vor und pumpe extra Nacht die Vakuumkammer ab.

„Unser Fusionsansatz gewünscht ultrakurze Laserpulse mit sehr hoher Leistung wohnhaft bei entsprechender Energie“, sagt Schollmeier, welcher nachdem seiner Promotion in Plasmaphysik mehr wie zehn Jahre an den Sandia National Laboratories in den USA gearbeitet hat und im Jahr 2019 zu Marvel Fusion kam. Die Anlage in Rumänien mit ihren zehn Petawatt Leistung ist für jedes die Experimente somit gut probat. Zum Vergleich: Die anderen beiden Laseranlagen CALA in Garching und ALEPH an welcher Colorado State University, an denen Marvel Fusion forscht, kommen uff 3 und weniger wie 1 Petawatt.

Eigene Laseranlage solange bis 2027

Vereinfacht gesagt, überprüft dies Start-up derzeit, ob die Leistung des Lasers im Experiment fernerhin so gut ist, wie man es zuvor simuliert hat, erklärt Schollmeier. So wolle man dann wiederum besser verstehen, wie dies zukünftige Kraftwerksdesign aussehen muss. Die nächste mehrwöchige Experimentierphase in Măgurele ist für jedes diesen Sommer geplant.

Mit seinem innovativen Ansatz hat Marvel Fusion in jüngster Zeit von sich reden gemacht, und dies weit extra die deutschen Landesgrenzen hinaus. Skepsis, ob welcher Bau kommerzieller Fusionskraftwerke schon wie geplant vom Jahr 2035 an gelingt, gibt es in Fachkreisen weiterhin. Doch Marvel Fusion verweist uff Fortschritte: So wolle man solange bis zum Jahr 2027 in Colorado zusammen mit welcher dortigen Universität die erste eigene Laseranlage einweihen. Die Finanzierung stehe. Zusätzlich hat Marvel Fusion von welcher Innovationsagentur des Bundes (SPRIND) 45 Millionen Euro für jedes die Entwicklung welcher hauseigenen Lasertechnik erhalten. Parallel dazu laufen Gespräche extra den Bau eines ersten Kraftwerksprototypen – und erhalte man nun fernerhin aus Berlin positive Signale, nachdem die Kernfusion heftige Menstruationsblutung Zeit in Deutschland kaum politischen Stütze erhielt.

Doch die Konkurrenz schläft nicht. Und dies vor allem nicht in den USA, wo Wagniskapitalgeber traditionell viel umfassender in Start-ups investieren. Dort wurde Ende des Jahres 2022 erstmals mit intensiven Laserstrahlen eine Fusionsreaktion ausgelöst. Das hat dem Thema in welcher öffentlichen Wahrnehmung vereinigen neuen Schub verpasst. Schon heute gibt es mehr wie 40 privatwirtschaftliche Unternehmen, die sich welcher Kernfusion verschrieben nach sich ziehen – entweder durch den magnetbasierten Ansatz, wie er unter anderem am multinationalen Forschungsprojekt ITER in Südfrankreich verfolgt wird, oder soeben mittels Laser. In Deutschland zählt übrigens dies Darmstädter Start-up Focused Energy zu den Marvel-Konkurrenten.

„Laser werden die Welt verändern“

Auch Thales mischt im Rennen um den Fusionsreaktor welcher Zukunft mit. Gerade erst hat die Konzerntochtergesellschaft GenF für jedes ein Forschungsprojekt im Rahmen einer Ausschreibung mehr wie 10 Millionen Euro Zuschuss welcher staatlichen französischen Förderbank Bpifrance zugesichert bekommen. Eine Prognose, zu welchem Zeitpunkt ein kommerzieller Reaktor uff den Markt kommen könnte, will man jedoch bislang nicht überlassen.

Thales schreibt sich uff die Fahnen, dies einzige Unternehmen zu sein, dies die komplette Wertschöpfungskette in welcher Lasertechnik abdeckt, mithin von Design extra Entwicklung, Produktion, Installation solange bis zum Betrieb. Im Vergleich zum deutschen Unternehmen Trumpf sei man weniger uff die Industrietechnik und Produktion fokussiert, betont Technikchef Quendt. Die Laser des schwäbischen Konzerns sind unter anderem in welcher globalen Chipproduktion gefragt. Thales hat dagegen eine stärkere Wissenschaftsausrichtung. Quendt spricht mit Blick uff die Forschungsintensität von dem traditionell „langen Atem“ von Thales – welcher sich langfristig auszahle.

„Laser werden die Welt verändern“, zeigt sich welcher gebürtige Schwabe während seines Besuchs in Măgurele überzeugt. Sei es neben welcher Kernfusion in welcher Krebsbehandlung, welcher Mars-Exploration oder welcher Kommunikation zwischen Satelliten, sei es in welcher heute noch extra elek­tromagnetische Impulse erfolgenden Drohnenabwehr oder in welcher Kerntechnik, wo die Möglichkeit besteht, Atomabfall unschädlicher zu zeugen. Wissenschaftler könnten die heute noch kilometerlangen Teilchenbeschleuniger künftig sehr viel kompakter konstruieren. Und selbst die Gebäudeschutztechnik ist ein Anwendungsfeld, da Pulslaser ein Plasma schaffen und Blitze nerven können. Den Träumen sind kaum Grenzen gesetzt. Das Spek­trum an Anwendungen sei riesig, schwärmt Quendt.