Wie Zeolithe den Tritiummangel in der Kernfusion lösen könnten

Kernfusion, bei der sehr leichte Elemente zu schwereren verschmolzen werden, ist theoretisch ein grundlegend überlegenes Verfahren zur Energieerzeugung.

Sie verwendet keine schweren Elemente und erzeugt keinen radioaktiven Abfall wie die Kernspaltung, und sie ist viel konstanter und vorhersehbarer als erneuerbare Energien wie Solar- und Windkraft.

Kernfusion ist buchstäblich das, was das Universum antreibt, wobei jeder Stern ein gigantischer Kernfusionsreaktor ist. Jede Sekunde verbraucht die Sonne 600 Millionen Tonnen Wasserstoff. Zum Vergleich bedeutet das, dass die Sonne in 70.000 Jahren eine Menge Wasserstoff verbraucht, die der gesamten Masse der Erde entspricht.

Wenn wir also nur einen kleinen Teil davon auf der Erde nachahmen könnten, hätten wir praktisch eine unbegrenzte Energiequelle.

Im Gegensatz zu Uran oder Thorium, die relativ selten sind, macht Wasserstoff 74 % aller im Universum verfügbaren Materie aus. Realistisch gesehen würde selbst eine Zivilisation, die das 1.000‑fache unseres derzeitigen Energieverbrauchs nutzt, niemals ohne Brennstoff dastehen.

Nicht alle Fusionsmethoden sind gleich

Es gibt jedoch viele Wege, Kernfusion durchzuführen, abhängig von den verwendeten Wasserstoffisotopen. Isotope unterscheiden sich durch die Anzahl der Neutronen im jeweiligen Atom:

• Wasserstoff ohne Neutron wird Protium genannt.
• Wasserstoff mit einem Neutron wird Deuterium genannt.
• Wasserstoff mit zwei Neutronen wird Tritium genannt.

Quelle: GeeksforGeeks

Zum Beispiel, wenn die Brennstoffverfügbarkeit das Hauptkriterium ist, ist Deuterium‑Deuterium‑Fusion die optimale Option, da Deuterium 0,025 % des gesamten Wasserstoffs ausmacht und relativ leicht aus irdischen Ressourcen zu extrahieren ist (zur Herstellung von „schwerem Wasser“).

Leider erfordert Deuterium‑Deuterium‑Fusion deutlich höhere Temperaturen, bis zu etwa 400‑500 Millionen °C (ca. 720‑900 Millionen °F), was die effiziente Durchführung in potenziellen zukünftigen kommerziellen Fusionsreaktoren erschwert.

Im Vergleich dazu benötigt Deuterium‑Tritium‑Fusion „nur“ etwa 100‑150 Millionen °C, was sie zur gängigen Forschungsoption macht, um irgendwann Fusion mit Nettoenergieerzeugung zu erreichen. Deshalb wurde Deuterium‑Tritium‑Fusion für große internationale Projekte wie ITER und von vielen privaten Kernfusionsunternehmen wie General Fusion (GFUZ ) ausgewählt.

Ein Problem bei diesen Vorhaben ist, dass Tritium das seltenste Wasserstoffisotop ist. Während es teilweise natürlich durch kosmische Strahlung entsteht, wird die kommerzielle Produktion hauptsächlich durch Neutronenbeschuss von Lithium‑6 in Kernspaltungsreaktoren oder als Nebenprodukt in schwerwasser‑moderierten Reaktoren wie CANDU‑Designs erzeugt, bei denen Deuterium Neutronen absorbiert.

Da Tritium nur eine Halbwertszeit von 12 Jahren hat, zerfällt es zudem schnell. Heute beträgt die weltweite Produktion lediglich 2 Kilogramm (4,4 Pfund) pro Jahr, wobei der gesamte globale Vorrat an nicht‑militärischem Tritium nur 20 bis 30 Kilogramm beträgt.

Das ist problematisch, da ein einzelnes kommerzielles 1.000‑MW‑Kernfusionskraftwerk pro Jahr über 55 Kilogramm Tritium zum Betrieb benötigen würde.

Die Produktionssteigerung wird wahrscheinlich durch die Technologie von Fusions‑Brennstoffdecken erfolgen, bei denen die Kernfusion ihr eigenes Tritium‑Brennstoff erzeugt, indem sie einen Teil der erzeugten Neutronen einfängt.

Quelle: RiconEducativo

Allerdings werden in einem Kernreaktor bei einem bestimmten Fusionslauf nur etwa 2 % des Brennstoffs verbraucht, sodass ein kontinuierliches Recycling mit Isotoptrennung erforderlich ist.

Aktuelle Trennverfahren könnten nicht effizient oder kostengünstig genug sein, um in einem kommerziellen Umfeld, das Hunderte Kilogramm oder sogar Tonnen Tritium pro Jahr produziert, filtert, reinigt und wieder in den Reaktor einspritzt, gut zu funktionieren.

Eine aktuelle Studie deutscher Forscher am Helmholtz‑Zentrum Dresden‑Rossendorf und dem Max‑Planck‑Institut für Festkörperforschung schlägt ein neues Tritiumtrennverfahren vor, das Zeolith Typ Y, einen synthetischen Aluminosilikat‑Molekularsieb, verwendet. Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in Nature Communications¹ unter dem Titel “Tritium separation from gaseous 1,2,3H isotopologue mixtures by selective adsorption on Ag-exchanged zeolite type Y”.

Tritium für Fusionsreaktoren reinigen

Neue Methoden zur Tritiumtrennung finden

Kryogene Destillation ist ein etabliertes Verfahren zur Trennung der stabilen Isotope Wasserstoff und Deuterium. Diese Technik ist jedoch nicht gut geeignet für das breite Spektrum an Zusammensetzungen, das in Fusionsreaktorprozessen erwartet wird.

Eine Alternative ist die Verwendung von mikroporösen Materialien wie Metall‑organischen Gerüsten (MOFs) oder Zeolithen, wie in dieser Studie.

Dieses Verfahren beruht auf zwei Mechanismen:

• Kinetisches Quanten‑Sieben (KQS), bei dem unterschiedliche effektive Teilchengrößen der verschiedenen Isotope zu einer bevorzugten Adsorption des schwereren Isotops führen.
• Chemische Affinitäts‑Quanten‑Siebung (CAQS), bei der verschiedene Isotope unterschiedliche Adsorptionsenthalpien aufweisen, was zu unterschiedlichen Bindungsreaktionen führt.

Bisher wurden Trennfaktoren größtenteils theoretisch vorhergesagt.

Für die Tritiumtrennung erfordert die starke Radioaktivität des Elements, dass die strukturelle Stabilität mikroporöser Materialien besonders gut ist. Deshalb haben die Forscher den Fokus auf Zeolithe gelegt.

Zeolith & Tritium

Das in dieser Studie verwendete Material ist Zeolith Typ Y. Als Teil der Mineralfamilie Faujasit sind diese Zeolithe Aluminosilikat‑Minerale mit variierenden Anteilen von Natrium, Magnesium und Calcium. Sie haben strukturelle Widerstandsfähigkeit bei unterschiedlichen Strahlendosen und Toleranz gegenüber Tritium gezeigt.

In diesem Fall fügten sie Silberatome hinzu, die als Adsorptionsstelle für Tritium in einer Wasserstoffmischung dienen, ähnlich der, die ein Kernfusionsreaktor erzeugen würde.

Um das Tritium‑Adsorptionspotenzial des Materials zu messen, verwendeten sie Thermische Desorptionsspektroskopie (TDS), bei der das interessierende Molekül bei steigender Temperatur schrittweise freigesetzt wird.

Die Studie zeigte experimentell die vorhergesagten Trennfaktoren für Wasserstoffisotopengemische, die Tritium enthalten.

Wichtig ist, dass das System kein Protium („normales“ Wasserstoff) erzeugte, was zu einer nahezu reinen Deuterium‑Tritium‑Mischung führte.

Quelle: Nature Communications

Zusätzlich war das Mischen von Wasserstoffatomen in H₂‑Molekülen unter Verwendung verschiedener Isotope in denselben Molekülen nahezu vernachlässigbar. Das ist wichtig, da zu hohe Anteile zu einer Mischung führen könnten, die später nur schwer zu reinigen wäre.

„Für alle Gasgemische wurde die Bildung heteronuklearer Isotopologe (HD, HT, DT) durch Isotopenaustausch im Vergleich zu den insgesamt adsorbierten Mengen als sehr gering befunden.“

Eine zuverlässige Methode

Die Forscher prüften zudem, ob die Silberatome durch Strahlung, insbesondere Betastrahlung, beeinflusst wurden. Nach 4 Stunden Bestrahlung wurde keine signifikante Veränderung im Desorptionsspektrum festgestellt. Insgesamt scheint dies darauf hinzudeuten, dass das Ausmaß der Ionisation im Zeolithgitter zu gering ist, um einen Elektronentransfer zu den Silberionen zu bewirken.

Ein weiterer wichtiger Fortschritt dieser Studie ist, dass die erforderliche Temperatur mit flüssigem Stickstoff erreicht werden kann, einem relativ günstigen und einfachen Produkt.

Im Vergleich dazu erfordert die traditionelle kryogene Destillation Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt, was sowohl kostenintensiv als auch sehr energieaufwendig ist.

Da Kernfusionsreaktoren der Nettoenergieerzeugung immer näher kommen, trägt jeder energiearme Schritt dazu bei, den Gesamtprozess energiepositiv und kommerziell rentabel zu machen.

Ebenso ist die Strahlungsbeständigkeit des verwendeten Zeoliths wichtig für den zukünftigen Routineeinsatz, bei dem das gleiche Adsorptionsmaterial wochen-, monats- oder sogar jahrelang wiederholt verwendet werden muss, ohne dass Reparatur oder Austausch erforderlich ist.

In Kernfusion investieren

General Fusion

Am 13. Juli 2026 schrieb General Fusion Geschichte, indem es das erste Kernfusionsunternehmen war, das seinen Börsengang durchführte, und damit seinen Konkurrenten und von Trump unterstützten TAE Technologies um mehrere Monate, vor dessen eigenem Börsengang überholte.

Insgesamt sammelte General Fusion während des Börsengangs 108 Millionen $ von privaten Investoren. Das Unternehmen gibt an, nach dem Börsengang etwa 150 Millionen $ in bar zu besitzen. Im Laufe der Jahre hat es über 600 Millionen $ von privaten Investoren eingeworben.

General Fusion ist eines der Start‑ups, das die Fusion zu einem privaten Sektor‑Unternehmen macht, anstatt zu einem öffentlich finanzierten Physikprojekt. Das Unternehmen wurde bereits 2002 gegründet, um die Magnetisierte Ziel‑Fusion (MTF)‑Technologie zu entwickeln.

Das Unternehmen erwartet, dass MTF ein kürzerer Weg zu einer energiepositiven Fusion ist und deutlich kostengünstiger sein wird.

General Fusion war 2010 das erste Unternehmen weltweit, das einen kompakten Toroid‑Plasma‑Injektor im Maßstab eines Kraftwerks baute und in Betrieb nahm und seitdem viele weitere Meilensteine erreicht hat.

Quelle: General Fusion

Theoretisch sollte die technologische Wahl von General Fusion ihm einen Vorteil verschaffen, da sie einen guten Kompromiss bei den technischen Anforderungen für die Aufrechterhaltung der Fusionsbedingungen mit moderater Energieeinschlusszeit und Plasmadichte bietet.

Beide Kennzahlen tendieren bei den wichtigsten konkurrierenden Technologien (Trägheitsfusion & magnetische Fusion) zu extremen Werten, was es schwieriger macht, sie zuverlässig und kostengünstig zu erreichen.

Quelle: General Fusion

Dies ermöglicht es General Fusion, supraleitende Magnete und Hochleistungslaser zu vermeiden und stattdessen vorhandene Materialien für langlebige Geräte und kosteneffiziente Energieproduktion zu nutzen.

Mit nur 133 Mitarbeitenden bleibt General Fusion ein forschungs‑ und technologieorientiertes Startup, das über 200.000 Plasma‑Experimente durchgeführt und 210 Patente besitzt. Das Unternehmen strebt an, bis Ende der 2020er Jahre die Validierung von kommerziellen Systemen und Komponenten abzuschließen und Mitte der 2030er Jahre mit dem Verkauf kommerzieller Anlagen zu beginnen.

Für Investoren ist das Argument für General Fusion, dass es eines der fortschrittlichsten privaten Kernfusionsunternehmen ist, zusammen mit einigen wenigen wie Helion, Proxima Fusion, Commonwealth Fusion Systems und TAE.

Mit einer Marktkapitalisierung von unter 1 Mrd. $ ist General Fusion eine ideale „Long‑Shot“-Investition, wobei der Börsengang früh genug erfolgt ist, um bei Erfolg eine Verzehnfachung, Verhundertfachung oder sogar noch höhere Renditen zu sichern.

Investoren sollten jedoch auch beachten, dass Konkurrenten wie Helion bereits behaupten, eigene Fertigungsanlagen zu bauen und planen, funktionsfähige Kraftwerke bis 2028 bzw. 2030 an Microsoft (MSFT ) und OpenAI zu liefern.

Es besteht also das Risiko, dass General Fusion zwar das erste Unternehmen ist, aber letztlich nur eines von vielen Fusionunternehmen, wenn die Technologie reift und kommerziell nutzbar wird.

Dennoch ist General Fusion ein technisch beeindruckendes Unternehmen, das über zwei Jahrzehnte hinweg konsequent seine technischen Meilensteine nacheinander erreicht hat, lange bevor viele Menschen begannen zu glauben, dass private Fusionunternehmen kommerziell rentabel sein könnten, und ein potenzieller Multi‑Billionen‑Dollar‑Markt, der sicherlich mehr als einen Akteur haben kann, wenn dieses ambitionierte Ziel erreicht wird.

Neueste General Fusion (GFUZ) Aktiennachrichten und Entwicklungen

Studie referenziert

^{1. Becker, A., Lippold, H., Liu, J. et al. Tritiumtrennung aus gasförmigen 1,2,3H‑Isotopologengemischen durch selektive Adsorption an Ag‑ausgetauschten Zeolith Typ Y. Nat Commun 17, 7405 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-75930-9}