Erfolgreiche Halbzeit-Bilanz des Fusionsenergie-Projekts IFE Targetry Hub

Im »Inertial Fusion Energy (IFE) Targetry HUB für die DT-Trägheitsfusion« entwickeln 15 Partner unter Leitung des Fraunhofer IAF und der Focused Energy GmbH Materialien, Prozesse und Messmethoden für die Fertigung und Charakterisierung von Targets für die laserbasierte Trägheitsfusion. Auf dem Halbzeittreffen des IFE Targetry HUB wurde deutlich: Seit dem Projektstart im Dezember 2024 haben alle Arbeitspakete ihre Zwischenziele erreicht und die im Verbund beteiligten Start-ups haben sich weiter gut im Markt etabliert. Die enge Zusammenarbeit von Grundlagenforschung, angewandter Forschung und Industrie beschleunigt die Entwicklung.

Bei der laserbasierten Trägheitsfusion wird eine mit Brennstoff befüllte Hohlkugel (Target-Kapsel) durch Laserbeschuss so stark komprimiert, dass die für Fusionsreaktionen erforderlichen Dichten und Temperaturen erreicht werden. Derzeit kann weltweit niemand mit Deuterium-Tritium befüllte Targets in hinreichend hoher Stückzahl für den Einsatz in einem kommerziellen Fusionskraftwerk herstellen. Die zentrale Herausforderung besteht darin, Fusions-Targets zuverlässig, in ausreichender Menge und zu wirtschaftlichen Kosten zu produzieren.

Halbzeit-Fortschritte

Im Rahmen des Halbzeittreffens des IFE Targetry Hub am 15. und 16. Juni 2026 in Darmstadt präsentierten die beteiligten Forschungseinrichtungen, Hochschulen und Industrieunternehmen ihre technischen Errungenschaften und Fortschritte im Projekt.

Diamond Materials, eine Ausgründung des Fraunhofer IAF, hat die Produktion von Diamant-Hohlkugeln auf bis zu 5000 Stück pro Charge skaliert. Hiermit konnten die Fertigungskosten pro Target im CVD-Prozess um ein Vielfaches gesenkt werden. Die Hohlkugeln, d. h. die Target-Kapseln, werden anschließend mit dem DT-Brennstoff für die späteren Fusionsexperimente befüllt.

Um die Brennstoff-Befüllung der Targets mit Deuterium und Tritium zukünftig in Deutschland durch das KIT umsetzen zu können, hat das Fraunhofer IAF µ-Kanäle mittels UV-Pikosekundenlasern in Diamantsphären gebohrt. Diese liegen unterhalb des Standards von 10 bis 15 µm des Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL, USA). Ein möglichst kleiner Kanaldurchmesser ist entscheidend, um die Perfektion der Target-Geometrie hinreichend zu erhalten.

Das Fraunhofer EZRT, ein Bereich des Fraunhofer IIS, sowie das Fraunhofer IAF, haben die hohe Materialqualität erster Target-Sphären samt µ-Kanälen mittels Röntgenmikroskopie (µ-CT) nachgewiesen.

Das Fraunhofer ILT forscht an der Entwicklung hochauflösender, additiv gefertigter Schaumstrukturen mittels Mehrphotonenpolymerisation. Es hat Photopolymere (Photoharzformulierungen) für 2PP-Druckverfahren entwickelt und erste Charakterisierungen der Polymere, auch unter kryogenen Bedingungen, mit guten Testergebnissen durchgeführt.

Am Fraunhofer IFAM wurde eine Oberflächenbehandlung mittels AD-Plasmabeschichtungsprozess (Atmospheric Plasma Treatment) erfolgreich nachgewiesen. Durch dieses Verfahren kann die Oberfläche kostengünstig geglättet und die Oberflächenrauheit gezielt reduziert werden. Darüber hinaus wurde mithilfe desselben Prozesses auch die Abscheidung einer Kohlenstoff-Beschichtung nachgewiesen.

Am KIT wurde ein Verständnis der Eis-Züchtung für die spätere Brennstoff-Befüllung diverser Targets erlangt. Zunächst wurde Eis aus Wasserstoff-Deuterium-Gemischen gezüchtet, da diese Experimente ohne den Einsatz des radioaktiven Tritiums auskommen und somit experimentell wesentlich zugänglicher sind. Da Tritium jedoch integraler Bestandteil des Fusionsbrennstoffs ist, werden Versuche mit Tritium derzeit vorbereitet. Hierzu befindet sich am KIT der Aufbau eines Kryostaten für die DT-Eis-Züchtung sowie die spätere DT-Befüllung in Arbeit. Sämtliche Arbeiten müssen im Kryostaten durchgeführt werden, da der Brennstoff ausschließlich unter kryogenen Bedingungen in fester Phase vorliegt.

Bei Focused Energy sind die neuen Labore einsatzbereit und die Fertigung erster Targets wurde aufgenommen. Darüber hinaus wurden diverse Analyse-Methoden aufgebaut und deren Funktionsfähigkeit in-house erfolgreich nachgewiesen.

Ausblick: Erste Lasertests geplant für zweite Hälfte

In der zweiten Hälfte des Projekts stehen nun die nächsten Schritte an: Geplant sind erste systematische Lasertests mit den im Verbund hergestellten Targets und eine weitere Skalierung der Produktionsprozesse.

Mit seiner Arbeit stärkt das IFE Targetry HUB-Konsortium die Position Deutschlands im internationalen Wettbewerb um die kommerzielle Fusionsenergie und bringt die Vision eines laserbasierten Fusionskraftwerks einen wichtigen Schritt voran.