Sonofusion: Kernfusion in kollabierenden Gasblasen – Energie der Zukunft?
Sonofusion (auch Akustische Trägheitsfusion / Acoustic Inertial Confinement Fusion) = Kernfusion in implodierenden Gasblasen, angetrieben durch Ultraschall.
Der Prozess
- Kavitation: Flüssigkeit (meist Deuterium-angereichertes Aceton oder Schwerwasser) wird durch Druckwellen (Ultraschall, ~20–40 kHz) zerrissen → Dampfblasen entstehen.
- Blasenwachstum: Negative Druckphase → Blasen expandieren auf ~100 µm.
- Kollaps: Positive Druckphase → Blasen implodieren adiabatisch in Nanosekunden.
- Extreme Bedingungen im Kern: Temperaturen 107–108 K, Drücke 103–104 bar – Sonolumineszenz (Lichtblitz) sichtbar.
- Fusion: Deuterium-Kerne tunneln durch Coulomb-Barriere → 3He + n (2,45 MeV) oder T + p (3,02 MeV). Neutronen-Nachweis = Fusionsbeweis.
- 2002 (Taleyarkhan et al., Purdue/ORNL): Behauptung Neutronennachweis bei Blasenkollaps in Deuteraceton. Science Veröffentlichung.
- 2004–2006: Mehrere Gruppen (MIT, Illinois, Yale) konnten Ergebnisse nicht reproduzieren. Vorwürfe: Messfehler, Neutronen-Hintergrund, unzureichende Kalibrierung.
- 2008: Purdue-Untersuchung → wissenschaftliches Fehlverhalten (Taleyarkhan). Finanzierung eingestellt.
- Seither: Kein reproduzierbarer, peer-reviewter Nachweis für netto Energiegewinn oder signifikante Fusionsrate. Blasen-Dynamik extrem schwer kontrollierbar (Asymmetrien, Fragmentierung).
- Asymmetrischer Kollaps: Forminstabilitäten (Rayleigh-Taylor) → Jets, keine symmetrische Kompression.
- Energiebilanz: Ultraschalleingang >> Fusionsausgang (bisher).
- Messung: Neutronen-Hintergrund (kosmisch, (α,n)-Reaktionen) schwer zu unterdrücken.
- Skalierung: Einzelblase → Blasenwolke → Kollektiveffekte (Schockwellen-Kopplung) unklar.
Geschichte & Kontroversen
AFTEC & Weiterforschung
Acoustic Fusion Technology Energy Consortium (AFTEC) (Purdue, ORNL, Impulse Devices, andere) – Ziel: Skalierung, Reproduzierbarkeit, Energiemessung. Bis heute: kein Break-even (Q > 1).