Ausgabe: 8/2006, Seite 90   -  Technik & Kommunikation

„WAHRHAFT HISTORISCH“

In Südfrankreich entsteht zurzeit ITER – das größte Fusionsexperiment der Welt. Norbert Holtkamp (links), ein Deutscher aus den USA, wird den Bau leiten. Alexander Bradshaw, ein Brite aus Deutschland, leistete mit seinem Institut wissenschaftliche Vorarbeit. Im bdw-Gespräch schildern beide, mit welchen Erwartungen sie an das Projekt herangehen.

bild der wissenschaft: Im Juni 2005 wurde das 4,6 Milliarden Euro teure Kernfusionsexperiment ITER in Cadarache beschlossen. Wie sieht es dort heute aus? Ist die Baugrube bereits ausgehoben, Herr Dr. Holtkamp?

HOLTKAMP: Noch nicht. Doch der Generaldirektor des ITER-Projekts, der Japaner Dr. Kaname Ikeda, hat dort im März sein Büro bezogen. Viel wichtiger ist allerdings, dass sich die französische Regierung sehr engagiert, um die Planfeststellung voranzubringen und die Öffentlichkeit zu beteiligen. Dieser Prozess findet gerade statt. Meines Wissens gibt es keine Einsprüche, die den weiteren Verlauf verzögern könnten.

BRADSHAW: Da es sich um ein nukleares Experiment handelt, muss auch das entsprechende Genehmigungsverfahren in Frankreich durchlaufen werden. Alle diese Schritte können allerdings erst erfolgen, wenn die ITER-Organisation gegründet ist. Rechtskräftig wird der Gründungsvertrag nach seiner Paraphierung im Mai mit der Ratifizierung durch die ITER-Partner, was bis zum Ende dieses Jahres geschehen soll.

bdw: Sie, Herr Dr. Holtkamp, sind an die Spitze des ITER-Projekts berufen worden, weil Sie beim Bau von Großprojekten bewiesen haben, im vorgegebenen Zeit- und Kostenrahmen bleiben zu können. Bisher wurde als Jahr der ITER-Inbetriebnahme 2016 genannt. Schaffen Sie den Start vielleicht sogar früher?

HOLTKAMP: Noch weiß ich nicht genau genug Bescheid, um hierzu eine konkrete Aussage zu machen. Der bisherige Umsetzungsplan stammt von 2001 und wurde von Dr. Robert Aymar, jetzt Direktor des europäischen Forschungszentrums CERN, verantwortet – einem sehr fähigen Manager. Sicher ist die vom ihm angesetzte neunjährige Bauphase realistisch.

bdw: Welche Meilensteine sind nötig, um zu sehen, ob der neunjährige Plan funktioniert?

HOLTKAMP: Ganz zentral sind die laufenden Genehmigungsverfahren. Wenn die alle durch sind, startet der Bau. Der Bau selbst hat viele Meilensteine – bis ins kleinste Detail in der untersten Planungsebene.

bdw: Bei anderen Fusionsexperimenten nehmen technische Probleme oft gewaltige Dimensionen an und kosten viel Zeit. So wird das deutsche Fusionsexperiment Wendelstein 7-X in Greifswald statt 2006 – wie einmal erhofft – erst in sechs Jahren in Betrieb gehen.

BRADSHAW: Die technischen Komponenten liegen bei uns immer an der Grenze des Machbaren. Wer Neuland betritt, muss gewärtig sein, ab und an auf der Stelle zu treten oder auch mal einen Schritt zurück zu tun. Bei ITER wird man von den Wendelstein-Erfahrungen profitieren. Etwa die Hälfte der supraleitenden Spulen werden von europäischen Firmen realisiert, die die Spulen für das Wendelstein-Experiment gebaut haben.

HOLTKAMP: Probleme gibt es bei größeren Projekten immer. Schon wer ein Haus baut, weiß ein Lied davon zu singen. Im Vergleich zu ITER ist ein Eigenheim aber fast nichts. Natürlich werden wir in technische Probleme hineinlaufen. Die Frage ist nur, wie gut wir uns darauf vorbereiten und wie schnell wir eingreifen können.

bdw: Ist die Finanzierung wenigstens in trockenen Tüchern? Was passiert, wenn ein Land seine Finanzierungszusage bricht?

HOLTKAMP: Wenn der ITER-Vertrag ratifiziert wird, ist das ein rechtsverbindlicher internationaler Vertrag. Er bindet die Unterzeichnerstaaten, ihren Verpflichtungen – sprich der rechtzeitigen Anlieferung der Komponenten – nachzukommen. Gelingt das nicht, werden Hersteller anderer Länder beauftragt und von jenem Land finanziert, in dem der ausgefallene Komponentenlieferant sitzt.

bdw: Die USA beteiligen sich beispielsweise mit 420 Millionen Euro. Erhalten US-Zulieferer damit Aufträge im Wert von 420 Millionen Euro?

BRADSHAW: Das ist korrekt. Andere Spielregeln gelten dann bei der späteren Nutzung von ITER. Nach jetzigen Vorstellungen wird für den wissenschaftlichen Betrieb das Prinzip „juste retour“ nicht gelten: Die wissenschaftliche Nutzung richtet sich nicht nach der Höhe der finanziellen Beiträge, sondern nach der wissenschaftlichen Qualität der Experimentiervorschläge.

HOLTKAMP: Für die Bauphase wurde die Sache clever geregelt. Für ITER wurde nämlich eine eigene Währungseinheit – die ITER-Unit – erfunden. Das hat den Vorteil, dass schwankende Währungsparitäten zwischen Euro, US-Dollar, Rubel oder chinesischem Renminbi Yuan während des Baus keine Unstimmigkeiten hervorrufen.

bdw: Es gibt also eine Bibel des Baus, ein Dokument, in dem jede Komponente beschrieben ist – wer sie liefert und zu welchem Preis?

HOLTKAMP: Ich bin beeindruckt, dass es heute noch möglich ist, dass sieben unterschiedliche Partner – Europa, Russland, USA, Japan, Indien, China, Südkorea – sich darauf einigen können, ein Großexperiment zu bauen. Und was am erstaunlichsten ist: Das alles beschreibende Dokument ist nicht dicker als zwei Zentimeter.

bdw: Japan wurde gut bedient. Um das Land von seinem erklärten Willen abzubringen, ITER zu errichten, bezahlt das Land nur 10 Prozent der Kosten, bekommt aber 20 Prozent der Aufträge. Außerdem wurde Japan zugesichert, dass es den ITER-Generaldirektor stellen kann, was mit Botschafter Ikeda der Fall ist. Führen solche Konzessionen nicht rasch zu bösem Blut?

HOLTKAMP: Im Gegenteil: Mit Generaldirektor Ikeda haben wir einen erfahrenen Ingenieur und herausragenden Wissenschafts-Administrator gewonnen. Europa hat ein sehr leistungsfähiges, weltweit führendes Forschungsprogramm zur Fusion und will deshalb das erste brennende Plasma an einem europäischen Standort realisieren. In diesem Sinne wurde Europa sogar besser bedient, denn es bekommt die weltweit führende Forschungseinrichtung für weniger als den halben Preis. Von den 4,6 Milliarden Euro Gesamtsumme bezahlt Europa 2,1 Milliarden.

bdw: Welche Rolle spielt das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik bei der ITER-Realisierung in den nächsten Jahren?

BRADSHAW: Das Design unserer Experimente ASDEX und ASDEX Upgrade stand bei den ITER-Planungen Pate: Die wesentlichen physikalischen Entwicklungen, die ITER ermöglichen, stammen aus Garching. An unserer Vorreiterrolle bei der Physik wird sich nichts ändern. ASDEX Upgrade wird auch in Zukunft viele vorbereitende Untersuchungen für ITER leisten. Und wir werden zur Hardware beitragen – wenn auch vielleicht nicht im selben Umfang wie das Forschungszentrum Karlsruhe, das als zweite deutsche Forschungseinrichtung maßgeblich am ITER-Projekt beteiligt sein wird. Auch aus dem Forschungszentrum Jülich werden Beiträge zu ITER kommen.

bdw: Künftig werden die Fusionsforscher vor allem nach Cadarache blicken. Verlieren das IPP und andere führende Institutionen dadurch ihre besten Kräfte?

HOLTKAMP: Das wird nicht der Fall sein. Beim Bau der US-Spallationsneutronenquelle in Oak Ridge konnte ich demonstrieren, dass an Ort und Stelle nur etwa so viele Wissenschaftler und Techniker nötig sind, wie später für den Betrieb der Anlage gebraucht werden. Das dürften bei ITER gut 500 Menschen sein. Diese Zahl ist bei Weitem nicht ausreichend, um ITER auszugestalten. Dazu braucht man alle wissenschaftlichen Kapazitäten der Partnerländer. Diese Forscher werden größtenteils in ihrem Heimatland und nur von Fall zu Fall in Cadarache aktiv sein. Sie gehen nach Abwicklung ihres Teilprojekts in ihr Institut zurück.

bdw: Beeindruckend, dass die USA den Bau ihrer Spallationsneutronenquelle einem Ausländer anvertraut haben.

HOLTKAMP: Ich bin 1998 an das amerikanische Fermilab in Chicago gegangen und habe dort relativ schnell Karriere gemacht. Durch die Arbeit bin ich in sehr engen Kontakt mit dem Department of Energy gekommen – dem US-Ministerium, das alle Großforschungseinrichtungen baut und betreibt. Als der Bau der Spallationsneutronenquelle ab 2001 wirklich losging, gab es nur wenige Leute in Oak Ridge, die etwas von Beschleunigern verstanden und zugleich bereit waren, ein Risiko einzugehen. Viele waren der Meinung, das 1,4 Milliarden Dollar-Projekt sei nicht im vorgegebenen Kostenrahmen und Zeitplan zu realisieren. Ich sah das dagegen als Chance. Anders als so mancher Zweifler ging ich das Projekt unter dem Leitgedanken an: Was muss man tun, damit es funktioniert?

bdw: Was sind für Sie die Knackpunkte beim Bau von ITER, von dem auch Ihr Schicksal abhängen wird?

HOLTKAMP: Im Management sind es die sieben Partner, die oft Interessen gebunden an die Sache herangehen. Die muss man unter einen Hut bringen. Das gelingt nur dann, wenn man den Schmerz gleich verteilt, wie einer meiner Lehrer es einmal formulierte. Die Partner müssen an den Entscheidungsprozessen beteiligt werden und anschließend das Gefühl haben, die Entscheidungen mittragen zu können – auch wenn sie einmal den Kürzeren gezogen haben. Wesentlich ist, dass man bei diesem Kommunikationsprozess keine Zeit verliert.

bdw: Wie viele Wissenschaftler umfasst die Fusionsforschung derzeit?

BRADSHAW: Weltweit um die 3000 Wissenschaftler, Ingenieure und Techniker, schätzen wir.

bdw: Und wie rasch wird es Ihnen, Herr Dr. Holtkamp, gelingen, hieraus und aus anderen Quellen die besten Mitstreiter für Ihren ehrgeizigen Umsetzungsplan auszusuchen?

HOLTKAMP: Dabei wird keine Zeit vertrödelt. Die guten Mitarbeiter kennt man natürlich.

bdw: Ihr Enthusiasmus in Ehren. Doch bei ITER haben Sie es, anders als bei der Spallationsneutronenquelle, mit Menschen zu tun, die in den unterschiedlichsten Kulturkreisen leben. Russen unterscheiden sich von Südkoreanern, Chinesen von Japanern, Franzosen von Amerikanern.

HOLTKAMP: Alle diese Länder haben in den vergangenen Jahren Fusionsexperimente aufgebaut. Das heißt: Die Wissenschaftler brauche ich nicht zu motivieren. Meine Aufgabe ist es vielmehr, sie rasch zu integrieren. Die Mischung der Kulturen ist spannend. Sicher gibt es Unterschiede zwischen Asien, Europa und Amerika. Doch auf der wissenschaftlichen Ebene ist das Problem gering. Die Wissenschaft ist längst international geworden, und alle Kollegen kommen inzwischen in der Welt herum. Die unterschiedlichen Kulturen sind eher ein Problem bei der Standardisierung: Wie kann ich jemandem in China klar machen, dass sein Produkt exakt genug gebaut sein muss, um die nuklearen Standards in Frankreich einzuhalten? Dazu braucht es einen rigiden Formalismus. Im Übrigen ist die globale Zusammenarbeit bei ITER natürlich wahrhaft historisch (schmunzelnd): Wir vereinen die französische Esskultur, die chinesische Bezahlung, die koreanische Arbeitskultur.

bdw: Um Ihre ehrgeizigen Ziele umzusetzen, brauchen Sie die Entscheidungsbefugnis eines Vorstandsvorsitzenden. Doch das Amt weist Sie als zweiten Mann nach Botschafter Ikeda aus. Vieles wird von seinem Verhältnis zu Ihnen, Herr Holtkamp, abhängen.

HOLTKAMP: Wir beide verstehen uns gut und haben uns schnell geeinigt, dass jeder dort arbeitet, wo er Expertise hat: Generaldirektor Ikeda in der Wissenschaft, der Administration und der internationalen Konsensbildung, ich in der Exekutive bei der Planung, beim Bau und der Fertigstellung technischer Anlagen.

bdw: Physiker können alles, heißt es so schön. Dennoch: Wo haben Sie Ihre Management-Erfahrung her?

HOLTKAMP: Das habe ich mich selbst schon gefragt. Die Grundvoraussetzung ist der Spaß an der technischen Aufgabe. Zweitens muss man so reden können, dass es andere verstehen: nicht nur Wissenschaftler, sondern auch Ingenieure und die Partner in der Öffentlichkeit. Wer dem Menschen auf der Straße nicht in wenigen Minuten klar machen kann, woran er wissenschaftlich arbeitet, hat seine Arbeit noch nicht richtig überdacht. Darüber hinaus muss man Spaß daran haben, an einer Vision zu arbeiten – also an einem Projekt, das erst in Jahrzehnten der Öffentlichkeit zeigen kann, was es taugt.

bdw: Bleiben wir bei der Vision: Auf welche Frage soll ITER Antwort geben?

HOLTKAMP: ITER wird die erste Maschine sein, die über viele Minuten mehr Energie aus dem Plasma herauszieht, als dort hineingesteckt wird.

bdw: Davon sind Sie überzeugt?

HOLTKAMP: Der Physiker in mir sagt darauf: Das weiß ich noch nicht, weil ich gerade erst in die Fusionsforschung eingetaucht und noch nicht ausreichend informiert bin. Als Manager antworte ich: Wenn ich davon nicht überzeugt wäre, hätte ich den Job nicht angenommen.

BRADSHAW: Das ist eine gute Antwort. Man könnte natürlich auch sagen, mit ITER wird zum ersten Mal ein brennendes Plasma erzeugt – ein Plasma, bei dem die entstandenen Heliumteilchen den Hauptbeitrag zur Heizung des Plasmas liefern. Man könnte hinzufügen, dass mit ITER erstmals neue Bausteine getestet werden können, die für Fusionskraftwerke nötig sein werden.

HOLTKAMP: Das Ziel muss sein, etwa fünf Jahre nach der ITER-Inbetriebnahme von einfachem Wasserstoff auf das richtige Brennstoff-Gemisch aus schwerem und überschwerem Wasserstoff umzuschwenken – auf Deuterium und Tritium. Erst damit kann man Energie erzeugen. Entweder funktioniert ITER als Konzept und erreicht seine Ziele. Oder, falls man die wissenschaftlichen Ziele nicht erreicht, man muss sich intensive Gedanken machen, ob dieser Weg der richtige ist, die Weltenergieproblematik lösen zu helfen.

BRADSHAW: ITER ist in erster Linie ein Physikexperiment. Und wie bei allen Experimenten kann die eine oder andere Sache schief gehen oder nicht berücksichtigt worden sein. Aufgrund der bisherigen Fusionsforschung können wir aber auf fundierte Erfahrungen und Ergebnisse bei anderen Maschinen zurückgreifen. Das europäische Gemeinschaftsexperiment JET zum Beispiel hat kurzzeitig erhebliche Mengen an Fusionsenergie freigesetzt. Mit ITER wollen wir nun zeigen, dass die Fusion auch unter kraftwerkähnlichen Bedingungen funktioniert.

bdw: Bis Fusionskraftwerke – so sie wirklich kommen – nennenswert zur Energieversorgung der Welt beitragen, dürfte das Jahrhundert wohl zu Ende sein.

BRADSHAW: Vielleicht geht es doch etwas schneller... Wir hoffen, dass wir um das Jahr 2025 das Demonstrationskraftwerk DEMO angehen können. Fertig wäre DEMO etwa 2035. Wenn Betriebserfahrung damit vorliegt, ist es möglich, dass wir Fusionskraftwerke bauen. Die zweite Hälfte unseres Jahrhunderts ist lang genug, um so viele Fusionskraftwerke zu bauen, dass sie eine nennenswerte Menge an Energie produzieren.

HOLTKAMP: Unsere Jugendlichen werden erleben, wie sich Benzin und Diesel als Kraftstoff fürs Auto verabschieden. Und sie werden erleben, dass acht Milliarden Menschen die Welt bevölkern und Strom verbrauchen. Der Druck auf die Energieversorgung wird also deutlich zunehmen und der Preis entsprechend steigen. Wie rasch der Energiepreis steigen kann, spüren wir ja heute schon an unserem Geldbeutel. Die regenerativen Energien alleine können den Energiebedarf mit Sicherheit nicht befriedigen. Glaube hilft da nicht weiter. Es werden die Wissenschaftler ran müssen und die Ingenieure. Und wenn es technisch möglich ist, werden nicht nur sie, sondern auch die meisten anderen Menschen froh sein, wenn es Auswege aus der Energieknappheit gibt – wie die Kernfusion.

Ziele

  • Erzeugung eines Energie liefernden Plasmas (Energieverstärkungsfaktor: mindestens 10),
  • Test technologischer Komponenten

Partner

Europa, Japan, Russland, USA (verließen das Projekt von 1997 bis 2003), China (seit 2003), Südkorea (seit 2003), Indien (seit 2005)

Bisherige Entwicklung

  • Von 1988 bis 1990 werden die Eckdaten durch ein europäisch- amerikanisch- russisch-japanisches Team am IPP in Garching als Gastlabor festgelegt.
  • Von 1992 bis 1998: Detailplanung in San Diego/USA, Naka/Japan und am Institut für Plasmaphysik/Garching
  • 1998: Abschlussbericht, Baupläne im genehmigten Kostenrahmen
  • 1998 bis 2001: Überarbeitung des ITER-Entwurfs wegen Finanzschwierigkeiten in den Partnerländern
  • Juli 2001: Abschlussbericht, neue Baupläne
  • 2001 bis 2005: Verhandlungen über den Standort
  • 28. Juni 2005: Standortentscheidung für Cadarache/Frankreich
  • 2001 bis 2006: Verhandlungen zur ITER-Organisation
  • 24. Mai 2006: Paraphierung des Vertragswerks

Technische Daten

Durchmesser der Maschine: 29 Meter

Höhe: 26 Meter

Plasmavolumen: 837 Kubikmeter

Plasmagewicht: 0,5 Gramm

Plasmatemperatur: 100 Millionen Grad

Fusionsleistung : 500 Megawatt

Brenndauer : mindestens 300 Sekunden

Baukosten: 4,6 Milliarden Euro

Betriebskosten (inklusive Abbau): 265 Millionen Euro pro Jahr

Betriebsdauer : rund 20 Jahre



« zurück