Saubere, nachhaltige und erneuerbare Energie ist ein wichtiges Thema. Unsere Welt lebt von Energie, und unsere Energieerzeugung und -nutzung sollte weder uns noch künftigen Generationen Schaden zufügen. Die Gesellschaft hat auf den steigenden Energiebedarf mit Technologien wie der Kernspaltung reagiert. Bei der Kernspaltung wird Uran in kleinere Elemente aufgespalten und große Mengen an Energie freigesetzt, die zum Erhitzen von Wasser in Kernreaktoren und letztlich zur Stromerzeugung verwendet werden.  

Alternativ dazu gibt es erneuerbare Energiequellen wie Solarenergie, Windkraft, Gezeitenkraft und sogar geothermische Wärme. Und was hat es mit der Kernfusion auf sich? Die Fusion ist das, was unsere Sonne mit Energie versorgt. Fusion ist die Verschmelzung oder Verbindung von zwei oder mehr kleineren Atomen zu einem größeren Atom. Die Fusion verfügt über einen nahezu unbegrenzten Brennstoffvorrat (Wasserstoff aus Wasser) und hat nur minimale Nebenprodukte.  Und wenn die Eindämmung in einer Fusionsanlage verloren geht, wird die Fusionsreaktion einfach gestoppt. Diesen Vorteilen steht jedoch die Schwierigkeit gegenüber, die Fusion nutzbar zu machen.

Wissenschaft und Produktion treten auf den Plan

An dieser Stelle treten die Wissenschaft und die Hightech-Fertigungsunternehmen auf den Plan und treiben die Fusion voran. Ein Beispiel dafür ist das Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) in Kalifornien, Vereinigte Staaten. Kürzlich wurden in der National Ignition Facility (NIF) für den Bruchteil einer Sekunde mehr als 10 Billiarden Watt an Fusionsenergie erzeugt. Das ist etwa das 700-fache der Stromerzeugungskapazität des gesamten US-Stromnetzes. Ihr Ziel ist es, in einer nachhaltigen Fusionsreaktion mehr Energie zu erzeugen, als sie verbraucht.

Um die Kernfusion zu erreichen, verfügt die NIF über eine Reihe von Optiken und Spiegeln, die einen Photonenimpuls verstärken und in 192 ultraviolette Laserstrahlen aufspalten, die auf ein Wasserstoffziel fokussiert werden, das kleiner als ein Radiergummi ist. Wenn die Strahlen auf das kleine Ziel treffen, entstehen  sehr hohe Temperaturen und ein Druck, er sonst nur in Sternen und thermonuklearen Bomben vorkommt. Die ersten Ergebnisse der NIF aus diesem Jahr zeigen, dass die Fusionsreaktionen einen Rekordwert von 70 % der in das Experiment eingebrachten Energie erzeugen und dass der Durchbruch immer näher rückt. Diese Ergebnisse zeigen eine vielversprechende Zukunft für die Fusionsenergie.

Optische Fertigungsunternehmen wie Zygo Corporation haben bei diesen Fusionsversuchen weltweit eine wichtige Rolle gespielt. ZYGO hat fast alle flachen optischen Spezialfenster hergestellt, die für die Ausrichtung der 192 Laserstrahlen des NIF verwendet werden. Diese hochwertigen Glaskomponenten werden als Verstärkerplatten bezeichnet, weil sie den Strahl verstärken, um seine Leistung auf das Niveau zu erhöhen, das für die Zündung erforderlich ist.  Vom Beginn des Laserpulses bis zum Endziel steigt die Gesamtenergie der Strahlen von einem Milliardstel Joule auf 4 Millionen Joule, und das in wenigen Millionstel Sekunden. Zusätzlich zu den Verstärkerplatten lieferte ZYGO auch Transportspiegel, verformbare Spiegel, Polarisatoren, Phasenplatten, Gitter, Vakuumfenster und Haupttrümmerabschirmungen an das NIF.

ZYGO ist spezialisiert auf die Herstellung und Beschichtung großer, komplexer Optiken, wie sie bei NIF verwendet werden, und die strenge Reinheit erfordern. Kontaktieren Sie uns, um mehr zu erfahren.