In der Wissenschaft sind Zufallsentdeckungen gar nicht mal so selten. Auf ihnen fußen Technologien wie Röntgenstrahlen, Herzschnittmacher oder die Mikrowelle in deiner Küche. Einem Forschungsteam kann nun etwas ganz ähnliches für die Kernfusion gelungen sein. Das Isotop, das sie in unserer Erdatmosphäre entdeckt haben, hinterlässt jedoch auch einige Fragen. So weiß beispielsweise niemand, wo es herkommt.

Durchbruch in Kernfusion: Doch genug Helium-3 auf der Erde

In einer Studie, veröffentlicht im Magazin nature geoscience im Mai diesen Jahres, berichten Benjamin Birner und seine Co-Autoren von ihrem Überraschungsfund: Ein Anstieg von Helium-3 (³He) in unserer Atmosphäre – zumindest so die indirekte Erkenntnis.

Die Untersuchungen des Teams bezogen sich nämlich auf das Vorkommen von Helium-4. Allerdings gilt als gesichert, dass Helium-3 und Helium-4 immer in ähnlich hohen Konzentrationen in der Atmosphäre umherschwirren. Da sie mit ihren einzigartigen Messmethoden einen hohen Anstieg von Helium-4 feststellen konnten, befindet sich ihren Einschätzungen zufolge damit direkt über unseren Köpfen zehnmal so viel ³He als bisher angenommen. Und das kann vielbedeutend für die Energiefrage sein.

Denn: Helium-3 wird schon seit einiger Zeit als wertvolle Methode für eine saubere Kernfusion und entsprechender Energiegewinnung gehandelt. Vor der Entdeckung von diesem 3He-Vorrat in der Erdatmosphäre, galt der Mond als Kandidat, um einen Fusionsprozess mit Helium-3 zu ermöglichen. Das Problem: Die Konzentration des Isotops auf dem Mond lässt zu wünschen übrig und macht sein Extrahieren mit aktuellen Methoden schwer bis unmöglich, wie der Focus einordnet.

Auch weitere ernsthafte Überlegungen musste man bisher ausschließen, da das Vorkommen des Isotops auf der Erde als zu gering eingestuft wurde. Das hat sich nun geändert.

Unerklärlicher Ursprung des Isotops

Bisher ist allerdings unklar, woher das neu entdeckte Helium-3 rührt. Benjamin Birner gibt gegenüber vice zu: „[…] es war für mich ebenfalls eine Überraschung.“ Frühere Waffentests mit Atomraketen wären zwar ein Ansatz, würden allerdings nur 10 Prozent des neuen Helium-3 erklären. Wo die restlichen 90 Prozent herkommen, bleibt vorerst unklar. Das Team verspricht weitere Forschungen, macht in dem Zusammenhang aber auch darauf aufmerksam, dass die Studie aus diesem Mai mehrere Jahre der Vorbereitung und Planung benötigte.

Ein bisschen Chemie: Bei Helium-3 handelt es sich um ein Isotop vom Element Helium. Ein Isotop beschreibt ein Atom mit gleich vielen Protonen wie im Atomkern, aber einer unterschiedlichen Anzahl an Neutronen. So hat ³He genauso wie das Element Helium zwei Protonen, aber nur ein Neutron im Atomkern. Helium hingegen verfügt über zwei Neutronen. Helium-3 gilt im speziellen als stabiles Isotop von Helium.

Das bedeutet der Fund für die Forschung und Entwicklung

Das Besondere an Helium-3 ist, dass es Fusionsenergie wesentlich sauberer und konstanter ermöglichen würde, wie Spektrum erklärt. Würde man ³He in einem Fusionsprozess mit Deuterium nutzen, würde zum einen mehr Energie im Vergleich zu bisherigen Methoden entstehen. Zum anderen könne man auf den radioaktiven Stoff Tritium ebenso verzichten. Auch schwer kontrollierbare Abfallprodukte würden beim Prozess entfallen. Insbesondere letzter Punkt würde die Kernfusion auch um einiges sicherer für Mensch, Tier und Umwelt machen.

• Weiterlesen: Was genau bei einer Kernfusion passiert, erklären wir dir in unserem separaten Artikel zum Thema.

Quellen: „Increasing atmospheric helium due to fossil fuel exploitation“ (09. Mai 2022, nature geosience), vice, Spektrum, Focus, eigene Recherche

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