Das Start-up Cambridge Heavy Industries aus Cambridge im US-Bundesstaat Massachusetts entwickelt ein experimentelles Kernfusionsgerät, das auf einen Schreibtisch passt. Damit versucht das Unternehmen, Fusionssysteme zu verkleinern, die üblicherweise mit großen Industrieanlagen und umfangreichen Laser- oder Magnetanordnungen verbunden sind.
Das Unternehmen arbeitet im Stealth-Modus in einem kleinen Labor nahe dem Massachusetts Institute of Technology (MIT). Während eines Gesprächs mit TechCrunch zeigte Mitgründer und CEO Yun Cai Komponenten des Systems. Das Design nutzt einen Laser, um ein Brennstoffziel zu komprimieren, verwendet jedoch weniger Laserstrahlen als einige Konzepte der Trägheitsfusion.
Kompakteres Design und mehr Experimente
Das System nutzt zwei Hauptlaser, um den Zündvorgang auszulösen. Einer davon wird in mehrere Strahlengänge aufgeteilt, die das Licht in konzentrischen Ringen auf ein flaches, kreisförmiges Brennstoffziel richten – mit einer zeitlichen Abfolge, die außen beginnt und sich nach innen bewegt. Der erste Ring startet eine Druckwelle, die sich zum Zentrum bewegt, während die nachfolgenden Ringe diese Welle zum richtigen Zeitpunkt verstärken.
Wenn die Schockwelle das Zentrum des Ziels erreicht, sendet ein weiterer Laser einen Impuls aus, der Wärme und ein Magnetfeld erzeugt. Laut Cai kann das Design mit relativ geringer Laserleistung hohe Drücke erzeugen. Die Idee entstand aus der Forschung von Keith Nelsons Labor am MIT zur Untersuchung von Materialien unter extremen Bedingungen.
Cai ist der Ansicht, dass die geringe Größe der Einheit Experimente und Anpassungen beschleunigt. Das Unternehmen strebt 50 bis 80 Experimente beziehungsweise Impulse pro Tag an. Die daraus gewonnenen Daten sollen Simulationsprozesse speisen, die künstliche Intelligenz zur Verbesserung des Designs nutzen.
Finanzierung und Expansionsplan
Cambridge Heavy Industries hat kürzlich in einer von Azolla Ventures angeführten Seed-Finanzierungsrunde 6,2 Millionen US-Dollar eingesammelt. Beteiligt waren außerdem Overlay, Neta Foundation, P3A, MassCEC und die Familie Rothrock.
Das Unternehmen plant, innerhalb von etwa einem Jahrzehnt ein auf diesem Konzept basierendes Kraftwerk zu entwickeln. Die Anlage soll größer als das derzeitige Desktop-Modell, aber kleiner als einige andere Fusionsanlagen sein. Cai schätzt ihre Größe auf etwa zwei Basketballfelder. Die entscheidende Frage wird sein, ob das Design genügend Energie erzeugen kann, um ein praxistaugliches Kraftwerk zu versorgen.
Tritium als früher kommerzieller Pfad
Bevor ein Strom erzeugendes Kraftwerk erreicht wird, will das Unternehmen seine kleineren Geräte zur Produktion von Tritium nutzen. Dabei handelt es sich um ein seltenes Wasserstoffisotop, das in den meisten derzeit entwickelten Fusionskraftwerken als Brennstoff eingesetzt wird. Der Preis liegt bei etwa 30.000 US-Dollar pro Gramm, und derzeit gibt es davon nur ungefähr 40 Kilogramm.
Jedes Kraftwerk benötigt nur begrenzte Mengen im Bereich von Gramm pro Jahr. Eine aktuelle Studie prognostiziert jedoch für 2054 ein Defizit von etwa 28 Kilogramm, falls keine neuen Quellen erschlossen werden. Das entspräche nach heutigen Preisen rund 840 Millionen US-Dollar. Andere Fusionsunternehmen arbeiten an Brennstoffsystemen, mit denen ihre Reaktoren ihren Tritiumbedarf weitgehend selbst decken können. Die Entwicklung dieser Systeme könnte jedoch bis zu zehn Jahre dauern.
Warum ist diese Nachricht wichtig?
Das Desktop-Modell belegt noch keine kommerzielle Fähigkeit zur Stromerzeugung. Zudem erfordert der Übergang von kleinen Experimenten zu einem Kraftwerk eine Vergrößerung des Designs und den Nachweis seiner energetischen Wirtschaftlichkeit. Der Ansatz bietet jedoch zwei klare Entwicklungspfade: die Beschleunigung der Datensammlung durch ein kleines Gerät und den Versuch, die Tritiumknappheit als Infrastrukturproblem der Branche zu bewältigen, bevor sich Fusionskraftwerke verbreiten. Offen bleibt, ob das System praktisch eine Fusion erreichen kann und wie wirtschaftlich seine Vergrößerung sein wird.