Cambridge Heavy Industries, ein Startup aus Cambridge, Massachusetts, hat einen kompakten, laserbetriebenen Fusionsreaktor vorgestellt. Das Gerät passt auf einen Labortisch und wurde bisher im Stealth-Modus entwickelt. Zunächst plant das Unternehmen, Tritium herzustellen. Cambridge Heavy Industries schloss kürzlich eine Seed-Finanzierungsrunde über 6,2 Millionen US-Dollar ab.

Kompakter Reaktor als Wegbereiter

Der von Cambridge Heavy Industries (CHI) entwickelte Reaktor ist ein kleiner, modularer Laser-Fusionsreaktor. Das Unternehmen bezeichnet ihn als „Desktop-Reaktor“ oder „benchtop prototype“. Der Reaktor nutzt Laser, um ein Brennstoffziel zu komprimieren, ähnlich dem Trägheitseinschluss.

Nach Unternehmensangaben benötigt er dafür weniger Laserleistung als andere Designs. Das Design soll hohen Druck mit relativ geringer Laserleistung erzeugen.

Das Konzept stammt aus dem Labor von Keith Nelson, einem Chemiker am MIT. Dort nutzten Forscher Laserpulse, um Materialien unter extremen Bedingungen zu untersuchen. CEO Yun Kai betont die Vorteile der geringen Größe: „The small module nature can enable 50 to 80 experiments, 50 to 80 shots per day.“

Die gewonnenen Daten fließen nach Unternehmensangaben in Simulationen, die KI zur Optimierung des Designs nutzen.

Die Rolle von Tritium in der Fusionsenergie

Ein zentrales Geschäftsfeld von Cambridge Heavy Industries ist die Herstellung von Tritium. Tritium ist ein seltenes Wasserstoffisotop mit einer Halbwertszeit von etwa 12,3 Jahren. Dieser Brennstoff wird für nahezu alle Fusionskraftwerke benötigt. Weltweit existieren heute nur etwa 40 Kilogramm Tritium.

Eine Studie prognostiziert, dass der Fusionsenergie-Sektor ohne neue Quellen bis zum Jahr 2054 einen Mangel von rund 28 Kilogramm Tritium haben könnte. Dies entspräche einem Wert von etwa 840 Millionen US-Dollar zu heutigen Preisen. Der Marktpreis für Tritium liegt bei etwa 30.000 US-Dollar pro Gramm. Cambridge Heavy Industries plant, mit seinen kleineren Anlagen Tritium zu produzieren.

Fusionskraftwerke sind grundsätzlich darauf ausgelegt, Tritium selbst zu reproduzieren. Es bestehen jedoch Unsicherheiten hinsichtlich des Tritium Breeding Ratio (TBR) und der sogenannten „doubling time“. Diese Zeitspanne ist nötig, um genügend Tritium für einen weiteren Reaktor zu erzeugen.

Das Unternehmen plant zwar Tritium zu produzieren, aber es gibt keine belastbaren Angaben dazu, ob und in welchem Umfang diese Produktion einen erwarteten Engpass vollständig decken könnte.

Technologie hinter der Fusion

Das System von Cambridge Heavy Industries verwendet nach Unternehmensangaben zwei Hauptlaser zur Zündung. Ein Laserstrahl wird in mehrere Teilstrahlen aufgeteilt, die Licht in konzentrischen Ringen liefern. Diese Laserringe treffen nacheinander auf ein flaches, rundes Brennstoffziel, beginnend von außen nach innen.

Der erste Ring startet eine Kompressionswelle im Ziel, die nach innen wandert. Nachfolgende Laserringe sind zeitlich so abgestimmt, dass sie die Welle im richtigen Moment verstärken und den Brennstoff weiter komprimieren. Wenn die Schockwelle das Zentrum des Ziels erreicht, feuert ein weiterer Laser auf das Ziel.

Dies erzeugt Wärme und ein Magnetfeld. Bei ausreichendem Druck und Temperatur kann dann Fusion stattfinden.

Yun Kai, CEO von Cambridge Heavy Industries, betont die Vorteile der kompakten Bauweise: “We purposely built a small modular reactor. It’s tiny, it’s benchtop. Because it’s small, it makes everything easier.”

Finanzierung und die Zukunft der Fusionsenergie

Die Seed-Finanzierungsrunde über 6,2 Millionen US-Dollar führte Azolla Ventures an. Weitere Investoren sind Overlay, Neta Foundation, P3A, MassCEC und die Rothrock-Familie. Das Startup plant, in etwa zehn Jahren ein Kraftwerk auf Basis dieses Konzepts zu entwickeln. Dieses Kraftwerk soll die Größe von zwei Basketballfeldern haben und testen, ob der Ansatz auf größerer Skala Energie liefern kann.

Parallel plant Cambridge Heavy Industries den Einsatz kleinerer Anlagen zur Tritium-Herstellung. Die vorliegenden Quellen geben keine genauen Angaben dazu, ob diese Produktion ausreichen würde, um den Bedarf anderer Fusionsunternehmen zu decken, bis diese eine eigene Tritium-Eigenversorgung aufgebaut haben.

Branchenexperten erwarten, dass die Fusionsenergie in den 2030er Jahren in die industrielle Phase übergehen könnte. Einige Einschätzungen reichen von den 2030er bis 2040er Jahren. Proxima Fusion strebt an, bis Anfang der 2030er Jahre eine marktreife Fusionsanlage zu entwickeln.

Die Entwicklung von CHIs kleinem Reaktor stellt einen von mehreren Ansätzen dar, die Fusionsenergie kommerziell nutzbar zu machen und die Tritiumversorgung der Branche sicherzustellen.