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Marvel Fusion Logo
Logo von Marvel Fusion

Marvel Fusion (MF), ein Technologieunternehmen aus München, entwickelt eine neuartige CO2-freie Energiequelle auf Basis der laserinitiierten Trägheitsfusion.[1][2] Bei dieser Energieerzeugung verschmelzen zwei Atomkerne mithilfe eines energiereichen Lasers. Der Prozess setzt große Mengen Energie frei, welche direkt in Elekrtrizität umgewandelt werden kann und ohne Radioaktivität freisetzt. Ab den 2030er Jahren beabsichtigt MF, kommerzielle Fusionskraftwerke im Bereich von 1 bis 3 Gigawatt zu bauen und zu betreiben.[1]

Unternehmen

Marvel Fusion wurde 2019 in München gegründet, mit dem Ziel eine CO2-freie Energiequelle auf Basis der laserinitiierten Trägheitsfusion zu entwickeln. Zum Gründerteam des Unternehmens zählen Moritz von der Linden, Dr. Georg Korn und Dr. Karl-Georg Schlesinger.

Moritz von der Linden ist CEO von Marvel Fusion und hat als Unternehmer bereits zahlreiche Hightech-Unternehmen aufgebaut. Sein erstes Unternehmen, die Devisentransaktionsplattform 360 Treasury Systems AG,[3] wurde 2015 von der Deutschen Börse AG für 725 Millionen Euro gekauft.[4][5] Danach war er Mitbegründer von CRX Markets, Europas führendem Marktplatz für Betriebsmittelfinanzierung. Im Jahr 2020 wurden über die Plattform Rechnungen im Wert von 6 Milliarden Dollar von mehr als 30 Investoren finanziert. Das Unternehmen ist derzeit in 50 Ländern aktiv.

Georg Korn, Chief Technology Officer (CTO) von Marvel Fusion, ist deutscher Physiker und Experte für Lasertechnologie. Im Laufe seiner Forschung hat Korn mit mehreren Nobelpreis-Physikern darunter zusammengearbeitet, darunter Nicolay Basov für Laserfusionsthemen und Gérard Mourou, Seit 2007 ist er stellvertretender Koordinator von Extreme Light Infrastructure (ELI), einem europäischen Projekt für Hochleistungslaseranlagen, und wurde später Chefwissenschaftler (2011) und Wissenschafts- und Technologiemanager (2014) der ELI-Beamlines in Prag, Tschechische Republik. Georg Korn ist Fellow der OSA und Gastprofessor an der Universität Osaka. Er arbeitete bereits am Max-Born-Institut für Nichtlineare Optik und Kurzzeitspektroskopie, dem Center for Ultrafast Optical Science (CUOS) an der Universität Michigan, der University of California, San Diego, am Laboratoir d´Optique Appliquee und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik.[6]

Karl-Georg Schlesinger ist Marvel Fusions SVP, Mathematiker und Physiker. Er entwickelte maßgeblich das der Technologie von Marvel Fusion zugrunde liegende Physik-Konzept einer nicht-thermischen quantenverstärkten Fusion des aneutronischen Treibsstoffs Proton-Bor11. Er hatte bereits diverse Forschungsaufträge und Gastprofessuren unter anderem am Institute for Advanced Study (IAS) in Princeton, am Massachusetts Institue of Technology (MIT), am Mathematical Sciences Research Institute (MSRI) und an der University of California, Los Angeles (UCLA).[7]

Zu den wissenschaftlichen Beratern von Marvel Fusion zählen Gérard Mourou, welcher 2018 für sein Verfahren der Chirped Pulse Amplification den Nobelpreis für Physik erhielt, Siegried Glenzer von der Stanford University, Florian Metzler vom MIT und Hartmut Ruhl von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) an der Forschung beteiligt.[8]

Forschernetzwerk

Bei der Weiterentwicklung seines neuartigen Technologiekonzepts, kooperiert das Start-Up mit Forschern des MIT, der Oxford University, der Princeton University, der Taiwan National University und der LMU.[9]

Technologie

Anders als bei der Kernspaltung, bei der schwere Atomkerne gespalten werden und radioaktive Strahlung entsteht, verschmelzen bei der Kernfusion leichte Atomkerne miteinander, ohne eine Kettenreaktion. Kernfusion findet permanent in der Sonne statt. In diesem natürlichen Prozess fusioniert Wasserstoff zu Helium. Marvel Fusion verwendet Wasserstoff und Bor-11, um die Nutzung von Fusionsenergie auf der Erde zu ermöglichen. Bei der Verwendung dieses Treibstoffes wird keinerlei Radioaktivität frei, weshalb sich der Ansatz auch von den meisten anderen Fusionsansätzen unterscheidet.[10] Meistens werden für diese Deuterium und Tritium als Treibstoff verwendet. Tritium ist ein radioaktiver Betastrahler. Da ITER das radioaktive Isotop Tritium verwendet und die Wasserstofffusionsreaktion selbst ein hochenergetisches Neutron erzeugt, wird ITER in Frankreich als nukleare Anlage eingestuft. Deshalb muss das Projekt regelmäßig von der französischen Behörde für nukleare Sicherheit Autorité de sûreté nucléaire (ASN) aufwendig überprüft werden. Bei der Proton-Bor11-Reaktion, wie sie Marvel Fusion umsetzt, wird lediglich bei der Aktivierung geringe Strahlung frei, die sich mit therapeutischen Instrumenten in den meisten Innenstädten vergleichen lässt [QUELLE?]

Die Technologie von Marvel Fusion nutzt jüngste Fortschritte in der Laser- und Nanotechnologie, um den aneutronischen Treibstoff pB11 zu zünden. Hierbei wird ein extrem kurzer Laser-Puls mit Spitzenleistungen im Petawatt-Bereich[11] auf spezielle Pellets gerichtet, die den Brennstoff (pB11) enthalten. Die dabei freiwerdenden Ionen liefern direkt die gewünschte Elektrizität und werden dann in Heliumatome umgewandelt. Erst durch jüngste wissenschaftliche Erkenntnisse ist die theoretische Fundierung von Marvel Fusion umsetzbar.[12] Dazu gehören hochintensive Laser,[13][14] neue Materialanordnungen[15] und erste erfolgreiche Experimente der Fusion zu Alpha-Teilchen.[16] Bis 2025 soll die funktionsfähige Technik demonstriert werden. Im Anschluss will Marvel Fusion eine eigene Anlage bauen.[17]

Laser

Die verwendeten Laser basieren auf der von Donna Strickland und Gérard Mourou, der im Wissenschaftsrat von Marvel Fusion beteiligt ist,[1] entwickelten Chirped Pulse Amplification (CPA). Die verwendeten Laserpulse im Petawatt-Bereich können nicht direkt von Laserstrahlquellen erzeugt werden, da die Verstärkermedien durch die dabei auftretenden nichtlinearen optischen Effekte zerstört würden. Durch die CPA werden kurze Laserpulse zeitlich gestreckt, verstärkt und wieder komprimiert, was bedeutet, dass die Intensität des Pulses dramatisch zunimmt.[18] Die Forscher des Unternehmens umgehen mit Pulsen von einigen Femtosekunden und hohen Repetitionsraten von etwa 10 Hz die Problematik von thermonuklearen Turbulenzen.[19] Mit dem hochintensiven, kurzgepulsten Laser einerseits und dem nanostrukturierten Treibstoff andererseits überwindet Marvel Fusion auch ein weiteres Problem der bisherigen Laserfusion, nämlich dass Turbulenzen im Plasma den Energietransfer im Brennstoff-Target unterbrechen. Dieser Energietransfer ist jedoch entscheidend, um nach dem ersten Zünden ein vollständiges Verbrennen des Treibstoffs zu erreichen. Man spricht dabei von einer Brennwelle, die sich vom Ort des lokal begrenzten Laserpulses aus durch das Target fortsetzt und automatisch zum Erliegen kommt, wenn der Treibstoff aufgebraucht ist. In konventionellen Ansätzen der Trägheitsfusion kommt diese Brennwelle aufgrund hydrodynamischer Turbulenzen im Plasma oft vorzeitig zum Erliegen. Die Technologie von Marvel Fusion soll eine zuverlässige Brennwelle erzeugen, die sich kontinuierlich durch den Treibstoff fortsetzt und Alphateilchen erzeugt, die schließlich in Energie umgewandelt werden können.[20]

Proton-Bor-Fusion

Durch die extrem hohe Energie des Lasers, mit der auf die Protonen und die Bor11-Isotope gefeuert wird, kann allerdings noch keine Kernfusion stattfinden. Die dafür benötigten Temperaturen werden durch die durch CPA verstärkten Laserpulse nicht erreicht. Marvel Fusion will die Coulombbarriere durch Quantentunnel überwinden. Das Plasma soll durch die spezielle Nanostruktur der Pellets unterstützt werden, sodass die Tunneleffekte wahrscheinlicher werden,[21] die Details sind jedoch Firmengeheimnis.[1] Abhängig von der Zusammensetzung der Pellets kann die freigesetzte Energie entweder direkt über magnetische Induktion in Elektrizität umgewandelt werden.[22] Dabei handelt es sich um eine aneutronische Fusion, also eine Kernfusion, bei der keinerlei Neutronen, sondern Heliumatome frei werden. Der Fusionsprozess setzt elektrisch positiv geladene Helium-Atome (Alphateilchen) mit hoher Geschwindigkeit frei. Diese werden durch ein Magnetfeld geleitet und dadurch abgebremst. Die erzeugte Energie aus dem Magnetfeld kann somit direkt und effizient in Strom umgewandelt werden - mit deutlich weniger thermischen Verlusten als beim klassischen Carnot-Kreislauf. Marvel Fusion zielt darauf ab, einen Wirkungsgrad von 60 bis 80 Prozent zu erzielen.

Kraftwerk

Geplante Marvel Fusion Facility
Geplante Marvel Fusion Facility

Aufbau der Anlage

Der geplante Demonstrator soll aus drei Teilen aufgebaut werden: Einem Laser-Pulse-Generator, der Pellet-Fabrik und dem Fusionsreaktorkern, in dem Laser und Pellets aufeinandertreffen und die Fusion stattfindet.

Standort

Marvel Fusion ist aktuell auf der Suche nach einem geeigneten Standort für das geplante Fusionskraftwerk. Im Januar 2021 erhielten sie nach vorherigem Bürgerdialog[23] die Zustimmung des Penzberger Stadtrates im Industriepark Nonnenwald die Anlage zu errichten.[24] Der Stadtrat stimmte mit 16 zu 9 Stimmen dafür. Marvel Fusion hat bisher noch keine feste Entscheidung zum Standort getroffen.

Finanzierung

Von der Linden gab in der FAS an, dass ein Demonstrator etwa 350 bis 500 Millionen Euro, ein Kraftwerksprototyp zwei bis drei Milliarden Euro kosten würden.[1] Als Investoren sind bisher BlueYard Capital[25] und Albert Wenger[26] von Union Square Ventures öffentlich bekannt. Laut dem Handelsblatt ist die BMW-Erbin Susanne Klatten mit ihrer Investmenttochter Skion Ende 2020 einvernehmlich ausgestiegen.[27]

Nachweise

  1. ↑ a b c d e Roland Wengenmayr: Alternative Kernfusion: Mit Superlasern und einem Quantentrick. In: FAZ.NET. ISSN 0174-4909 (faz.net [abgerufen am 28. Juni 2021]).
  2. ↑ Marc Beise, Alexandra Vecchiato: Marvel Fusion: Mit Laserkraft zur Energiewende. Abgerufen am 18. August 2021.
  3. ↑ Moritz von der Linden - Founder, Managing Director @ CRX Markets AG - Crunchbase Person Profile. Abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  4. ↑ Devisenplattform : Die Deutsche Börse hat 360T fast ideal integriert. Abgerufen am 18. August 2021.
  5. ↑ Deutsche Börse schluckt Devisenplattform 360T. In: deutsche-startups.de. 27. Juli 2015, abgerufen am 18. August 2021 (deutsch).
  6. ↑ Physics - Georg Korn. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  7. ↑ Dr. Karl-Georg Schlesinger: Curriculum Vitae. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  8. ↑ Marc Beise: Marvel Fusion holt Top-Wissenschaftler nach München. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  9. ↑ Our World Leading Research. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  10. ↑ Handelsblatt, 15. März 2021: Mit Superlasern zur Fusionsenergie. Nr. 51, S.20.
  11. ↑ Die gezähmte Supernova. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  12. ↑ V. T. Tikhonchuk: Progress and opportunities for inertial fusion energy in Europe. In: Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. Band 378, 13. November 2020, S. 20200013, doi:10.1098/rsta.2020.0013, PMID 33040654 (royalsocietypublishing.org [abgerufen am 28. Juni 2021]).
  13. ↑ A new World record for BIVOJ laser | HiLASE. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  14. ↑ A. B. Zylstra, A. L. Kritcher, O. A. Hurricane, D. A. Callahan, K. Baker: Record Energetics for an Inertial Fusion Implosion at NIF. In: Physical Review Letters. Band 126, Nr. 2, 11. Januar 2021, S. 025001, doi:10.1103/PhysRevLett.126.025001 (aps.org [abgerufen am 28. Juni 2021]).
  15. ↑ Daniel Clery: Laser fusion reactor approaches ‘burning plasma’ milestone. In: Science. Band 370, Nr. 6520, 27. November 2020, ISSN 0036-8075, S. 1019–1020, doi:10.1126/science.370.6520.1019, PMID 33243866 (sciencemag.org [abgerufen am 28. Juni 2021]).
  16. ↑ Daniele Margarone, Alessio Morace, Julien Bonvalet, Yuki Abe: Generation of α-Particle Beams With a Multi-kJ, Peta-Watt Class Laser System. Hrsg.: Frontiers in Physics. Band 8:343, September 2020.
  17. ↑ Handelsblatt, 15. März 2021: Mit Superlasern zur Fusionsenergie. Nr. 51, S.20.
  18. ↑ The Nobel Prize in Physics 2018. Abgerufen am 28. Juni 2021 (amerikanisches Englisch).
  19. ↑ Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (Garching, München): Kernfusion : Berichte aus der Forschung. (mpg.de [PDF]).
  20. ↑ Marvel Fusion -The ultimate clean energy solution. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  21. ↑ Marvel Fusion: The next crucial step in the evolution of global energy supply. 11. März 2021, abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  22. ↑ Georg Korn, Moritz von der Linden: Ultrashort Pulse High Intensity Lasers: A Key Tool in Combating Climate Change. Hrsg.: The Stern Stewart Institute. Pushing Forward, Nr. 22, Februar 2021.
  23. ↑ Marvel Fusion : Das Energiewunder von Penzberg. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  24. ↑ Süddeutsche Zeitung: Energiewirtschaft - Penzberg sagt Ja zu Marvel Fusion. Abgerufen am 28. Juni 2021.
  25. ↑ BlueYard Capital: Marvel Fusion. 17. Januar 2020, abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  26. ↑ Calling All Billionaires: Fund Fusion Now. Abgerufen am 28. Juni 2021 (englisch).
  27. ↑ Handelsblatt, 15. März 2021: Mit Superlasern zur Fusionsenergie. Nr. 51, S.20.
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