Im Februar 2013 erschien ein Artikel der NASA mit der Überschrift "Das Kernkraftwerk in Ihrem Keller".



Ich habe diese Artikel erstmals komplett übersetzt und er zeigt, wie weit schon vor sechs Jahren die Überlegungen rund um LENR gingen. Angesprochen sind nur die Nickel-Hydrogen-Systeme, mittlerweile ist die LENR-Szene wesentlich breiter aufgestellt und die im Artikel als "Offenbarung" bezeichnete Widom-Larsen-Theorie gilt bei vielen Forschern als veraltet. Dieser Artikel war einer der Anstösse meinen Blog zu gründen, denn darartige Entwicklungen gab es in vielen Teilen der Welt, nur nicht in Deutschland.

Hier die Übersetzung. Verbindlich ist nur der englische Originaltext. Dort finden sich auch weitere Grafiken.

Möchten Sie Ihren Warmwasserbereiter durch einen Kernreaktor ersetzen? Das ist es, was Joseph Zawodny, ein leitender Wissenschaftler am Langley Research Center der NASA, hofft, zu erreichen. Es würde die enorme Kraft des Atoms nutzen, um heißes Wasser für Ihr Bad, warme Luft für Ihr Ofensystem und mehr als genug Strom für Ihr Haus und natürlich Ihr Elektroauto zu liefern.

Wenn Ihre Gedanken nach Fukushima oder Three Mile Island oder Tschernobyl wandern, lassen Sie mich Ihnen versichern: Zawodny schlägt nicht vor, dass Sie diese Art von Reaktor in Ihr Haus stellen. Was er im Sinn hat, ist ein Generator, der einen Prozess namens Low-Energy Nuclear Reactions verwendet. (Der gleiche Prozess wird manchmal als Lattice Energy Nuclear Reactions bezeichnet. Wir nennen es einfach LENR.)

Was ist LENR und wie könnte es eines Tages all Ihren Energiebedarf decken, ohne das Risiko, die Nachbarn in die Luft zu jagen, einzuschmelzen oder zu bestrahlen?

Kernenergie auf einen Blick

Die Kerngeneratoren, die derzeit einen Teil der weltweiten Elektrizität liefern, nutzen eine Art Spaltung, bei der ein sehr schwerer Kern (d.h. einer mit vielen Protonen und Neutronen) wie Uran in zwei oder mehr leichtere Kerne zerfällt und dabei Energie freisetzt.

Die Sonne und alle anderen Sterne nutzen die Kernfusion, bei der zwei leichte Kerne (wie die von Wasserstoff) in einer Umgebung mit sehr hohen Temperaturen und Drücken verschmelzen, die die gegenseitige Abstoßung ihrer positiven Ladungen überwältigt. Auch hier wird im Prozess Energie freigesetzt - noch mehr als bei der Spaltung. Wir wissen, wie man die Fusion in Wasserstoffbomben nutzen kann aber bisher fehlt uns die Technologie, um sie für zivilisiertere Zwecke zu nutzen.

In den 1980er Jahren gaben zwei Wissenschaftler namens Stanley Pons und Martin Fleischmann bekannt, dass sie ein "kaltes Fusionsverfahren" entwickelt haben, das eine Fusion mit chemischen Mitteln ohne die hohen Temperaturen oder den Druck von Sternen und Bomben ermöglichen könnte. Es gab keine Theorie, um zu erklären, wie das möglich sein könnte, und andere Wissenschaftler konnten die Experimente nicht zuverlässig reproduzieren, so dass die Kalte Fusion für die meisten Physiker unglaubwürdig war. Einige Wissenschaftler haben jedoch an dieser Idee weiter gearbeitet, und sie nennen sie manchmal "LENR". Aber dieser Prozess ist nicht das, was Dr. Zawodny untersucht.

"Es gibt eine Menge Leute, die versuchen, einfach etwas aufzubauen, ohne etwas zu verstehen", sagte Zawodny. "Es funktionierte für Edison und die Glühbirne, aber es dauerte lange und das war ein einfaches System. Das ist sehr komplex. Und wenn sie etwas machen, das nur knapp funktioniert, und versehentlich jeder Tausendste wirklich, wirklich gut funktioniert, wird es ein Haus mit ihrer Trial-and-Error-Methode zerstören."

In der Theorie kann ein Metall (grau), das Wasserstoffionen (violett) hält, während ein Schwamm Wasser hält (genannt Metallhydrid), einen potenziellen Kraftstoff für LENR liefern.

"Mehrere Labore sind explodiert, um LENR zu studieren, und Fenster sind geschmolzen", sagt Dennis Bushnell, Langleys Chefwissenschaftler, in einem Artikel, den er für die Future Innovation Website der NASA schrieb. Dies deutet darauf hin, dass "wenn die Bedingungen stimmen", gewaltige Mengen an Energie produziert und freigesetzt werden können". Aber es ist auch ein Argument für den Ansatz, den die Langley-Forscher favorisieren: zuerst die Theorie beherrschen.

Die Offenbarung

"Für die NASA Langley", so Bushnells Artikel, "war der Offenbarungsmoment für LENR die Veröffentlichung der Widom-Larsen Weak Interaction LENR Theory", die 2006 veröffentlicht wurde. Laut Zawodny und Bushnell liefert diese Theorie eine bessere Erklärung als die "kalte Fusion" für die Ergebnisse, die Forscher in den letzten Jahrzehnten erzielt haben. Und es könnte viel mehr erklären als das. Auf einer Sitzung der American Nuclear Society im November 2012 spekulierte der Mitentwickler der Theorie, Lewis Larsen, dass LENR auf natürliche Weise im Blitz auftreten kann - nicht nur auf der heutigen Erde, sondern auch in der ursprünglichen Wolke aus Gas und Staub, die unser Sonnensystem wurde. Wenn das stimmt, könnte LENR ein Geheimnis lösen, das durch die Genesis-Mission der NASA aufgedeckt wurde, dass sich das Muster der Sauerstoffisotope auf der Sonne stark von dem der Erde unterscheidet.

Die theoretischen Grundlagen von LENR sind komplex, aber die Grundlagen sind ziemlich einfach zu verstehen. Anstatt einen Atomkern zu spalten oder zwei sich gegenseitig abstoßende Kerne zusammenzustampfen, bietet Widom-Larsens LENR einfach ein sehr langsam bewegliches Neutron für einen Kern. Laut Zawodny schlürfen Kerne, die mit trägen Neutronen präsentiert werden, sie auf wie ein hungriger Texaner eine Schale Chili. Aber wie so mancher Chili-Konsument können die Kerne feststellen, dass ihr Genuss sie, sagen wir mal, instabil macht. Und während ich zu höflich bin, um die Chili-Metapher über diesen Punkt hinaus fortzusetzen, finden die Kerne, dass Emissionen ihre Not lindern.

Mit einer seltenen Ausnahme, sagte Zawodny, spuckt ein Kern, der zu viel Neutronen verspeist hat, ein Elektron aus, das er erhält, indem er eines seiner Neutronen in ein Elektron und Proton aufspaltet (und ein Anti-Neutrino, aber das können wir ignorieren). Wo es also einst ein zusätzliches Neutron hatte, was es zu einem instabilen Isotop des Elements machte, das es war, hat es jetzt stattdessen ein zusätzliches Proton, was es zu einem stabileren Isotop eines anderen Elements macht. Dabei wird Energie freigesetzt, die hypothetisch zur Stromerzeugung genutzt werden kann.

Konzepte für ein von der NASA und Spaceworks entwickeltes LENR-getriebenes Raumflugzeug.

Laut Zawodny liegt die Herausforderung, diese Arbeit zu leisten, am Anfang des Prozesses, indem man diese ultra-schwachen Neutronen erzeugt, ohne mehr Energie zu verbrauchen, als der Prozess liefert. Es gibt mehrere hypothetische Versionen des Verfahrens, aber hier ist ein gutes Beispiel:

Wir beginnen damit, Nickel so zu verarbeiten, dass es Wasserstoff so halten kann, wie ein Schwamm Wasser hält. Der Wasserstoff wird ionisiert, was bedeutet, dass von jedem Wasserstoffatom sein Elektron entfernt wird und nur ein Proton übrig bleibt.

Die Elektronen im Metall werden dazu gebracht, so miteinander zu schwingen, dass die in Zehntausenden von ihnen gespeicherte elektromagnetische Energie auf einige wenige übertragen wird, so dass sie genügend Energie haben, um mit nahegelegenen Protonen (den Wasserstoffionen) zu verschmelzen und langsam bewegte Neutronen zu bilden. Diese Neutronen, wie wir festgestellt haben, werden sofort von den Kernen der Metallatome erfasst und setzen eine Kette von Ereignissen in Gang, die das Nickel in Kupfer umwandelt und nützliche Energie freisetzt.

Die 1-Prozent-Lösung

Ein Prozent des jährlich abgebauten Nickels könnte den weltweiten Energiebedarf zu etwa einem Viertel der Kohlekosten decken, so Schätzungen von Bushnell.

Es gibt auch andere interessante Optionen, wie die Umwandlung von Kohlenstoff in harmlosen Stickstoff, den Hauptbestandteil unserer Atmosphäre. "Ich weiß nicht, was könnte sauberer sein als das", sagte Zawodny. "Du sequestrierst keinen Kohlenstoff, du entfernst völlig Kohlenstoff aus dem System." Tatsächlich wäre dies eine gute Möglichkeit, einige giftige Kohlenstoffverbindungen zu entsorgen, wie sie beispielsweise in elektrischen Transformatoren verwendet wurden. "Es ist nur ein böser Schlamm, mit dem nicht jeder weiß, was er damit anfangen soll", sagte er. "Das ist theoretisch der perfekte Treibstoff."

Also, was ist das für ein Problem? Es erzeugt die richtige Schwingung. "Es stellt sich heraus, dass die Frequenzen, mit denen wir arbeiten müssen, in einem Tal liegen, das ich als Tal der Unzugänglichkeit bezeichne", sagte Zawodny. "Zwischen 5 oder 7 THz und 30 THz haben wir keine wirklich guten Quellen, um unsere eigene kontrollierte Frequenz zu erzeugen."

Aber die Lösung dieses Problems kann warten, bis die Theorie besser verstanden ist. "Aus meiner Sicht ist dies immer noch ein physikalisches Experiment", sagte Zawodny. "Ich bin daran interessiert zu verstehen, ob das Phänomen real ist, worum es geht. Dann ist der nächste Schritt die Entwicklung der Regeln für das Engineering. Sobald du das hast, lasse ich die Ingenieure den ganzen Spaß haben."

Und er ist sicher, dass, wenn sich die Widom-Larsen-Theorie als richtig erweist, Ressourcen zur Unterstützung der notwendigen technologischen Durchbrüche kommen werden. "Alles, was wir wirklich brauchen, ist dieser unwiderlegbare, reproduzierbare Beweis, dass wir ein System haben, das funktioniert", sagte Zawodny. "Sobald du das hast, wird jeder sein Vermögen dafür einsetzen. Und dann will ich eines dieser Dinger kaufen und es in mein Haus stellen."