Kernfusion mit Laser: Rostock startet HEDI-Projekt

Am 18. Juni 2026 gründeten die Universität Rostock und das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) in Mecklenburg-Vorpommern die High Energy Density Initiative, kurz HEDI. Das Institut erforscht einen Fusionsansatz, den es in Deutschland in dieser Form noch nicht gab: Trägheitsfusion per Laser, auf Englisch Inertial Confinement Fusion. Während Wendelstein 7-X in Greifswald Plasma mit riesigen Magneten einfängt, will HEDI dasselbe mit Laserpulsen erreichen, die auf winzige Treibstoffkapseln feuern. Ob das schneller oder billiger zum Ziel führt als Magnete, ist offen. Dass es funktionieren kann, haben die USA im Dezember 2022 erstmals bewiesen.

Was ist Trägheitsfusion?

Kernfusion verschmilzt leichte Atomkerne zu schwereren und setzt dabei erhebliche Energie frei, ohne radioaktiven Langzeitmüll zu erzeugen. Das Problem: Um Kerne zu fusionieren, müssen sie auf viele Millionen Grad erhitzt und bei dieser Temperatur stabilisiert werden. Zwei Wege führen dahin.

Der erste Weg, den Wendelstein 7-X verfolgt, heißt magnetischer Einschluss: Das heiße Plasma wird durch starke Magnetfelder in einer Schleife gehalten, sodass es keine Wand berührt und nicht abkühlt. Das zweite Prinzip ist Trägheitsfusion: Statt das Plasma stundenlang einzuschließen, wird eine kleine Kapsel mit gefrorenem Deuterium und Tritium von Laserstrahlen gleichzeitig von allen Seiten beschossen. Die Laserpulse komprimieren die Kapsel so extrem und schnell, dass Fusion einsetzt, bevor die Kapsel zerplatzt. Die Reaktion dauert Nanosekunden.

Die amerikanische National Ignition Facility (NIF) in Livermore, Kalifornien, demonstrierte im Dezember 2022 erstmals, dass dieses Prinzip physikalisch funktioniert: Die erzeugte Fusionsenergie übertraf die eingesetzte Laserenergie. Es war der erste experimentelle Beweis für Nettoenergiegewinn in der Geschichte der Fusionsforschung. Das NIF-Ergebnis veränderte die Prioritäten in der globalen Fusionsgemeinschaft merklich.

HEDI setzt nicht direkt auf den NIF-Ansatz, sondern eine Stufe früher an: Hochenergiedichte-Physik, auf Englisch High Energy Density Physics, erforscht die Zustände von Materie unter extremen Drücken von Megabar bis Gigabar. Das sind Bedingungen, wie sie im Kern von Sternen und Riesenplaneten herrschen und auf der Erde nur für Bruchteile von Sekunden existieren. Die Gründungsdirektoren Ronald Redmer (Theorie) und Dominik Kraus (Experiment) starten mit zwei Forschungsprojekten: Mischungen leichter Elemente unter Megabar-Drücken sowie dynamische Eigenschaften heißer dichter Materie unter Gigabar-Drücken.

Warum jetzt und warum Rostock?

Mecklenburg-Vorpommern investiert 20 Millionen Euro in ein Forschungsgebäude für HEDI, das bis 2030 fertiggestellt sein soll. Der Bund finanziert 90 Prozent des HZDR-Institutsbetriebs, Sachsen zehn Prozent. Die Wahl fiel auf Rostock nicht zufällig: Die Universität verfügt über ein leistungsfähiges Laserzentrum und Greifswald mit Wendelstein 7-X liegt 110 Kilometer entfernt. HEDI und Wendelstein ergänzen sich damit als zwei Fusionsansätze im selben Bundesland, was Infrastruktur und Personal ermöglicht zu teilen.

Zu den Kooperationspartnern gehört das European XFEL in Schenefeld bei Hamburg, eine der leistungsstärksten Röntgenlaserquellen der Welt, die für Hochenergiedichte-Experimente unverzichtbare Infrastruktur beisteuert. Außerdem kooperiert HEDI mit Marvel Fusion, einem Münchner Startup, das privates Kapital in die ICF-Forschung führt. Das Bundesprogramm «Fusion 2040» rahmt die Initiative als industriepolitischen Schritt: Grundlagenforschung mit dem Ziel, bis 2040 kommerzielle Fusionskraftwerke vorzubereiten.

Deutschland im globalen Fusionsrennen

Den Maßstab setzt derzeit die USA. NIF hat nach dem Durchbruch von 2022 die Finanzierung für ICF-Kommerzforschung deutlich erhöht. Private Unternehmen wie Commonwealth Fusion Systems (Massachusetts) und Focused Energy (Austin) arbeiten parallel an unterschiedlichen Fusion-Ansätzen mit Milliardeninvestments. Focused Energy ist dabei ausgerechnet ein deutsch-amerikanisches Unternehmen, das den ICF-Ansatz verfolgt und Niederlassungen in Darmstadt und Austin betreibt.

China investiert in beiden Fusionswegen: Im Tokamak-Bereich laufen EAST und der ambitioniertere CFETR, der Wendelstein und ITER in der Größe übertreffen soll. Im Laser-Bereich unterhält China mehrere ICF-Anlagen, über deren Fortschritt nur sporadisch Informationen nach außen dringen. Dass Deutschland nun sowohl im magnetischen Einschluss als auch in der Trägheitsfusion forscht, schließt zumindest eine konzeptuelle Lücke gegenüber den anderen führenden Forschungsnationen.

Die entscheidende Grenze liegt zwischen Experiment und Kraftwerk. NIF hat Nettoenergie erzeugt, aber der Wirkungsgrad des Gesamtsystems bleibt weit hinter einem kommerziellen Kraftwerk. Das Laserlicht selbst braucht mehr Energie, als erzeugt wird. Auch HEDI forscht zunächst an physikalischen Grundlagen, kein Kraftwerk steht bis 2030 auf dem Programm. Kraus und Redmer sind Wissenschaftler, keine Energieversorger. Der Unterschied zwischen einem Rekordexperiment und einer Stromrechnung besteht weiterhin.

Erste Messungen: frühestens 2028

Das HEDI-Forschungsgebäude ist bis 2030 geplant. Erste Experimente werden bereits vorher in vorhandenen HZDR-Laborräumen sowie beim European XFEL und bei Wendelstein 7-X möglich sein, schätzen die Gründungsdirektoren. Konkrete Ergebnisse aus HEDI-Projekten erwartet das HZDR frühestens 2028, wenn die ersten Nachwuchsteams ihre Messkampagnen abgeschlossen haben. Wendelstein 7-X plant für 2026 oder 2027 die Demonstration von 30-Minuten-Plasma, was als Beweis gelten würde, dass magnetischer Einschluss im Dauerbetrieb funktioniert. Beide Meilensteine zusammen würden Deutschland in eine günstige Position für den nächsten Schritt bringen: die Entscheidung, welchen Fusionsweg die Bundesregierung für ein Demonstrationskraftwerk bevorzugt.