Das Feuer im Inneren der Sonne brennt viel weniger heiß als das Plasma in einem Tokamak-Reaktor. (Bildquelle: Adobe Firefly, KI-generiert; Prompt: Alexander Köpf)

Kernfusion gilt seit Jahrzehnten als großer Menschheitstraum zur Energiegewinnung: das Versprechen einer nahezu unerschöpflichen, sauberen Energiequelle.

Auf der Kardaschow-Skala, die den Fortschritt einer Gesellschaft nach ihrer Fähigkeit misst, Energie zu beherrschen, wäre sie vermutlich der entscheidende Schritt zur Typ-I-Zivilisation – zu einer, die die gesamte Energie ihres Planeten nutzt.

Doch dieser Traum hat mehrere gewaltige Hürden. Eine der größten ist die Kontrolle des Plasmas in unter anderem den Tokamak-Reaktoren, das um ein Vielfaches heißer ist als das Innere der Sonne.

Bei etwa 150 Millionen Grad verliert Materie jede Stabilität und geht in den sogenannten vierten Aggregatzustand über. Doch kleinste Störungen können das System kollabieren lassen. Jahrzehntelang galt dieses Problem daher als kaum lösbar. In den letzten Jahren kam aber ein neuer Verbündeter ins Spiel: Künstliche Intelligenz.

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von Gerald Weßel

Der digitale Pilot

Auch Googles KI-Tochter DeepMind arbeitet mittlerweile mit einem Unternehmen zusammen, welches sich auf die Brust geschrieben hat, das Feuer der Sterne zu bändigen – dem US-Start-up Commonwealth Fusion Systems, kurz: CFS (via TechCrunch).

Im Mittelpunkt steht ein Open-Source-System namens TORAX. Damit lassen sich Plasmen modellieren und Simulationen millionenfach schneller berechnen als mit klassischen Verfahren. Nur so können stabile Betriebsbedingungen für den Reaktor namens SPARC identifiziert werden, noch bevor erstmals Plasma gezündet wird.

Und sobald das geschieht, übernimmt ebenfalls die KI die Steuerung. Mithilfe von Reinforcement Learning, einer Methode, bei der Algorithmen durch Versuch und Irrtum optimale Strategien erlernen, kann sie Magnetfelder und Betriebsparameter in Echtzeit justieren und Instabilitäten ausgleichen.

Wo menschliche Reaktionszeit viel zu langsam ist, greift sie in Sekundenbruchteilen ein. Die KI wird dadurch zum digitalen Piloten einer Energieform, die nur im Gleichgewicht des Plasmas bestehen kann.

Parallel dazu nutzt DeepMind Optimierungs- und Evolutionsalgorithmen, um Energieausbeute und Wirkungsgrad zu verbessern.

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Google öffnet zudem große Teile der Forschungsplattform: TORAX ist frei zugänglich, Ergebnisse werden geteilt. Wirtschaftlich denkt der Konzern ebenfalls voraus. Langfristige Stromabnahmeverträge mit CFS sollen künftige Rechenzentren mit Fusionsstrom versorgen.

Warum nur KI das Plasma beherrschen kann

Das Plasma im Reaktor ist ein hochkomplexes, sensibles System. Wie ein Orchester, in dem Millionen Variablen im Millisekundentakt interagieren. Magnetfelder, Stromflüsse, Plasmadruck: Jede Änderung beeinflusst alle anderen. Selbst winzige Turbulenzen können Schwankungen auslösen.

Klassische Steuerungen durch lineare Programme sind dafür zu träge oder vollkommen ungeeignet.

KI-Modelle hingegen erkennen Muster in Sensordaten, lernen aus Tausenden Experimenten und können drohende Instabilitäten Bruchteile einer Sekunde im Voraus vorhersagen. So bleibt genug Zeit, um gegenzusteuern. Erst solche lernenden Systeme machen einen dauerhaft stabilen Fusionsbetrieb möglich.

Das Prinzip der Fusion

Im Herzen der Reaktion verschmelzen zwei Wasserstoffisotope: Deuterium, das im Meerwasser reichlich vorkommt, und Tritium, wovon es weltweit nur ein paar wenige Kilogramm gibt und das im Reaktor selbst aus Lithium gewonnen werden kann. Dabei entsteht Helium, ein schnelles Neutron und enorme Energie von rund 17,6 Megaelektronenvolt pro Reaktion.

Um das etwas greifbarer zu formulieren: Ein Gramm Deuterium-Tritium-Gemisch liefert etwa 90.000 Kilowattstunden nutzbaren Strom. So viel wie elf Tonnen Kohle.

Die Neutronen schlagen dazu mit hoher Geschwindigkeit in den Mantel des Reaktors ein und generieren Wärme, die in Strom umgewandelt werden kann. Außerdem erzeugen sie durch das im Mantel enthaltenen Lithium neues Tritium. Theoretisch ein selbstversorgender Brennstoffkreislauf.

In der Praxis ist dieser Prozess jedoch noch nicht erprobt: Viele Neutronen entweichen, und die Rückgewinnung von Tritium bleibt technisch anspruchsvoll. Für die ersten Reaktoren gilt die Brennstoffversorgung daher als eine der größten offenen Fragen.

Was aber funktioniert, ist die Bilanz: Die Fusion erzeugt kein Kohlenstoffdioxid (CO₂), kaum langlebigen radioaktiven Abfall und hinterlässt als Nebenprodukt nur Helium, ein harmloses Edelgas.

Zwischen Vision und Wirklichkeit

Trotz wachsender Dynamik bleibt der Weg zur kommerziellen Nutzung lang. Selbst optimistische Prognosen erwarten erste Fusionskraftwerke frühestens um 2050. Die berühmte »Fusionskonstante«, die Behauptung, Marktreife sei stets etwa 30 Jahre entfernt, hat also noch nicht ausgedient.

Doch der Wettbewerb verändert die Branche. Während staatliche Großprojekte wie ITER noch Jahre vom Betrieb entfernt sind, treiben etliche private Start-ups – von Helion Energy bis TAE Technologies – eigene Konzepte voran.

KI-gestützte Simulationen, schnellere Materialtests und adaptive Steuerungen verkürzen Entwicklungszyklen. Der Wettlauf um das erste dauerhafte Fusionsfeuer mit netto Energie ist längst ein globales Rennen zwischen Instituten und privaten Investoren geworden.

Ausblick: Wenn KI Energie wird

Die Beherrschung von Energie war immer Maßstab menschlicher Entwicklung. Künstliche Intelligenz könnte nun helfen, die Fusion zu stabilisieren, und unsere Gesellschaft durch eine beinahe unerschöpfliche Energiequelle grundlegend zu verändern.

Dass ausgerechnet Google DeepMind diesen Prozess mit vorantreibt, überrascht daher kaum. Es zeigt vielmehr, wie viel Potenzial im richtigen Einsatz von KI steckt, aber mahnt auch zu gewissenhaftem Umgang mit der digitalen Intelligenz.

Wenn es uns gelingt, das Feuer der Sterne tatsächlich auf Erden zu bändigen, wäre das mehr als ein Triumph der Physik. Es wäre ein Beweis, dass die Menschheit fähig ist, ihr Potenzial auszuschöpfen. Und vielleicht ist das der erste echte Schritt zur Typ-I-Zivilisation.