Lobbying für die Kalte Fusion
Teil 7: Vom langsamen aber stetigen Fortschritt der internationalen Festkörperkernforschung
2004 lief bei Telepolis eine sechsteilige Mini-Serie über die umstrittene Kalte Fusion (Kalte Fusion wieder heiß). Hintergrund war eine Begutachtung des Stands der Erforschung dieser potentiellen Energiequelle durch das US-Energieministerium. Das Ergebnis blieb zweideutig. Zu der breit angelegten Forschungsförderung, die die Antragsteller sich gewünscht hatten, kam es nicht. Nun ist das Wissenschaftslobbying der Kalte-Fusion-Forscher in eine neue Runde gegangen. Seit Montag findet vor der Haustür des US-Kongresses die 14. Internationale Konferenz für Festkörperkernforschung statt. Doch auch international gibt es Bemühungen, die Forschung auszuweiten, besonders in Indien. Eine Schlüsselrolle kommt der kürzlichen Demonstration einer Kalten Fusion an der Osaka Universität in Japan zu, von der Manche sich den Anfang eines Durchbruchs erhoffen. Teil 7 der Serie schildert Hintergründe dieser internationalen wissenschaftlichen und politischen Bemühungen.
Als Martin Fleischmann und Stanley Pons am 23. März 1989 auf ihrer berühmt berüchtigten Pressekonferenz die Kalte Fusion vorstellten, versetzten sie damit fast die ganze Welt in Aufruhr. Saubere Energie durch Kernfusion per elektrischer Wasserspaltung klang einfach zu verlockend. Doch viele - wenn auch nicht alle - Reproduktionsversuche endeten im Chaos und die etablierte Wissenschaft wandte sich wieder ihrem Tagesgeschäft zu.
Als Yoshiaki Arata am 22. Mai 2008 auf seiner Pressekonferenz eine Weiterentwicklung des Fleischmann/Pons-Experiments vorstellte, versetzte er damit, gemessen an der weltweiten Berichterstattung nicht viele in Aufruhr - in Deutschland berichtete nur Telepolis (Kernreaktion im Vortragssaal). Dabei ließ er gleich noch eine Live-Demonstration folgen und hat ein Register veröffentlichter Bestätigungen der Kalten Fusion inklusive einer unabhängigen Reproduktion vorzuweisen. Am meisten Aufmerksamkeit wurde ihm wohl von seinen Kollegen in der Festkörperkernforschung (Condensed Matter Nuclear Science: CMNS) zuteil, dem Forschungsgebiet, zu dem die Kalte Fusion heute gehört. Denn eine Demonstration gilt als Beleg, dass das Experiment beherrscht wird und der begehrte Überschusswärmeeffekt auf Knopfdruck reproduziert werden kann.
Arata ist emeritierter Professor an der Osaka-Universität. Vom japanischen Kaiser hat er 2006 die höchste kulturelle Auszeichnung für seine Verdienste in der Hochenergiephysik erhalten, von seinen Kollegen 2005 die Giuliano-Preparata-Medaille für herausragende Leistung in der Festkörperkernforschung. Von 157 Kalte-Fusion-Experimenten, in denen mehr Wärme entstanden, als etwa in Form von elektrischer Energie hineingesteckt worden sei und die der CMNS-Veteran Ed Storms in seinem Buch kürzlich zusammengefasst hat, werden fünf Arata und seiner chinesischen Kollegin Yue-Chang Zhang zugeschrieben. Das demonstrierte Experiment ist eine wissenschaftlich bislang nur japanisch beschriebene Vereinfachung dieser frühereren Experimente. Nun da Storms mit dem Betreiber des CMNS-Archivs LENR-CANR.org Jed Rothwell eine Lesehilfe zu Aratas Pressematerial gegeben hat, stellt sich auch langsam heraus, was Arata und Zhang eigentlich genau gemacht haben.
Gas rein, Wärme und Helium raus?
Ziel der Kalten Fusion ist es, Wasserstoff sich möglichst dicht und dynamisch in einem Metallgitter bewegen zu lassen. Anders als bei der Heißen Fusion, bei der die Fusionsbedingung durch eine Steigerung von Druck und Temperatur geschaffen wird, ermöglicht die Gegenwart mancher Metalle offenbar die Wasserstofffusion auch bei Raumtemperatur. Üblicherweise wird schwerer Wasserstoff (Deuterium) verwendet, da er viel fusionsfreudiger ist als leichter Wasserstoff. Fusionieren Deuteronen, entstehen unter Wärmeabgabe charakteristische Fusionsprodukte.
Anders als Fleischmann/Pons und in ihren früheren Experimenten produzieren Arata/Zhang Deuterium nicht in situ durch die Spaltung (Elektrolyse) von schwerem Wasser, sondern leiten es gasförmig in einen Hochvakuum-Edelstahlbehälter. In diesem befinden sich sieben Gramm eines Zirkoniumoxid-Palladium-Pulvers. Sobald das Gas eingeleitet wird, steigt im Behälter die Temperatur. Diese chemische Wärme ist auf die Absorption des Wasserstoffs durch die Nanopartikel zurückzuführen. Nach etwa 20 Minuten hat das Metallpulver so viel wie möglich Wasserstoff aufgenommen. Nun beginnt der Druck in der Reaktorkammer zu steigen. Gleichzeitig beginnt die Innentemperatur zu fallen. Doch sie nähert sich der Außentemperatur nicht an. Mindestens zwei Tage lang bleibt der Reaktor innen heißer als außen. Innerhalb scheint es also eine weitere Wärmequelle zu geben - eine nukleare Quelle, behaupten Arata und Zhang. Denn in einem Kontrollexperiment mit leichtem, erwartungsgemäß nuklear inaktivem Wasserstoff sind Innen- und Außentemperatur nach 100 Minuten gleich.
Um zu zeigen, dass es sich tatsächlich um Kernfusion handelt, präsentierten Arata und Zhang Messungen des Fusionsprodukts Helium-4. Diese "nukleare Asche" ist bei der Heißen Fusion total unerwartet. Bislang ist das japanisch-chinesische Team allerdings jede Erklärung schuldig geblieben, wie und in welchen Mengen sie Helium-4 gemessen haben will. "Die Demonstration sollte als ‘Demonstration für Laien’ verstanden werden", sagt daher der japanische Kalte-Fusion-Theoretiker Hideo Kozima. Aber auch die Wärmemessungen könnte man genauer machen. Rothwell und Storms ziehen daher den Schluss:
Bevor diese Arbeit vollständig verstanden ist, müssen noch viele Fragen beantwortet werden. Da vorherige Arbeiten mit derselben Methode, aber mit reinem Palladium-Pulver, jedoch gut dokumentierte und reproduzierte Wärme- und Helium-Ergebnisse erbracht haben, sollte diese Arbeit eine Chance bekommen. Hoffentlich stellt Prof. Arata weitere Informationen zur Verfügung und werden die Behauptungen bald reproduziert.
Reproduktion
In den 90er Jahren hatten Arata/Zhang Elektrolyseexperimente mit Elektroden durchgeführt, die mit feinem Palladium-Pulver gefüllt waren. Mit diesem Aufbau erzielten sie 1994 in einem Experiment zwölf Tage lang eine Wärmeleistung von 80 Watt und produzierten dabei 1,8 Mal mehr Energie, als sie in das System hineingesteckt hatten. Auch die Produktion von Überschusswärme über ein halbes Jahr ist bei Arata/Zhang keine Seltenheit. Bereits 1995 schrieben sie, ihre Ergebnisse seien "beliebig wiederholbar". Außerdem wird regelmäßig von den Fusionsprodukten Helium-4 und Helium-3 berichtet, erstes in größeren Mengen und beide immer nur bei der Verwendung von schwerem Wasser, nie in den Kontrollexperimenten.
"Als wir von diesen Ergebnissen hörten, versuchten wir es selber", sagt Michael McKubre, "und anfangs hatten wir dabei keinen Erfolg." Der Direktor des Energieforschungszentrums von Stanford Research International (SRI) gilt in der Festkörperkernforschung als derjenige, der endgültig bewiesen hat, dass bei der Kalten Fusion tatsächlich mehr Energie entsteht als verbraucht wird. Der Schlüssel zur erfolgreichen Reproduktion war die Verwendung exakt gleicher Elektroden, die SRI aus Japan erhalten hatte. "Aratas Hauptaussage war Überschusswärme und wir haben das in seiner Größenordnung bei Verwendung von schwerem Wasser auch bestätigt." Was die Fusionsprodukte angeht, wurden bei SRI jedoch Spuren großer Mengen von Helium-3 gefunden, nicht Helium-4. "Also gab es Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen unseren Ergebnissen und denen von Arata. Diese Diskrepanz können wir immer noch nicht erklären", sagt McKubre.
Also Helium-3 statt Helium-4 - warum so viel Aufhebens um eine Zahl? Das Problem ist, entsteht ein unterschiedliches Helium-Isotop, erfordert das unter Umständen eine vollständig andere Erklärung. Tatsächlich gibt es in der Festkörperkernforschung kein Standardmodell, wie die Kalte Fusion eigentlich funktioniert. Eine solche braucht es aber, wenn das Feld die Anerkennung der etablierten Wissenschaft haben will.
Lobbying seit 2003
Seit Montag findet die 14. Internationale Konferenz für Festkörperkernforschung (ICCF-14) statt. Auch Arata wird eine weitere Ehrung zuteil. Austragungsort ist Washington DC, um in der Hauptstadt des Lobbyismus für die Sache zu werben. Die diesjährige Organisation liegt bei Angehörigen des US-amerikanischen Marineforschungslabors (Naval Research Laboratory). Diese sind aktiv in die Forschung eingebunden - auch wenn sie es nicht an die große Glocke hängen - und kooperieren unter anderem mit McKubres Gruppe. Zu deren Geldgebern zählt bereits seit etwa zehn Jahren die DARPA-Forschungsbehörde des Pentagons. Bei soviel Unterstützung könnte man meinen, dass Lobbyismus nicht nötig sei, doch die Pentagon-Finanzierung ist - gemessen an dem, was man sich wünscht - nur ein Tropfen auf den heißen Stein.
Das Lobbying hatte 2003 begonnen und 2004 zu einer Begutachtung des Forschungsstandes durch das US Department of Energy (DoE) geführt. Hauptentscheidungsgrundlage war ein Dokument von McKubre, dem ICCF-14-Organisator David Nagel und weiteren, in dem auch die Arata-Forschung beschrieben wurde. Die Hälfte der Gutachter erkannte die Energieproduktion an und empfahl, "dass Forschungsgeldgeber auf individuelle und gut durchdachte Vorschläge für Experimente eingehen sollten". Damit war klar, dass es das CMNS-Forschungsprogramm beim DoE, das die Antragsteller sich erhofft hatten, nicht geben würde. Da sich den Gutachtern kein einheitliches Bild eines Reaktionsmechanismus bot, wurden Zweifel an der nuklearen Natur des Wärmeeffektes geäußert. (US-Energieministerium empfiehlt weitere Erforschung der kalten Fusion). Das DoE ist seitdem kritisiert worden, zur Begutachtung kaum CMNS-Experten berufen zu haben. In der Tat zeigten nur fünf von 18 Gutachtern in ihren Stellungnahmen, dass sie über Hintergrundwissen verfügten.
"ICCF-14 ist Teil der Strategie", sagt McKubre über die Konferenz in Washington DC, und mit ihrer Marine-Mentalität seien die Organisatoren das Problem so effektiv und direkt wie möglich angegangen:
Wir müssen drei Gruppen aufklären: die Wissenschaft, die von der Regierung kontrollierten Geldgeber und die Öffentlichkeit. Die Öffentlichkeit kann man über die Medien aufklären. Die Wissenschaft kann man über Fachzeitschriften aufklären, wenn sie das zulässt. Aber sie will nicht aufgeklärt werden. Sie wollen keine hochwertigen Forschungsaufsätze lesen und weisen sie ab, ohne sie zu begutachten. Das kann man ändern, indem man die Öffentlichkeit dazu bringt, Druck auf die Kongressabgeordneten auszuüben, damit Fördermittel für diese Forschung bereitgestellt werden. Natürlich kann man auch den Weg über die private Forschung gehen, die hier in den USA noch immer ziemlich dynamisch ist, auch wenn es einmal besser war.
Michael McKubre
Indische Forscher wollen Festkörperkernforschung wiederbeleben
Die Demonstration an der Osaka-Universität fand zwar zur Feier von Aratas 85. Geburtstag statt, diente wahrscheinlich aber auch der Akquirierung von Forschungsgeldern. "Arata versucht, ein Institut für Neue Energie in Osaka aufzubauen", sagt ein japanischer Wissenschaftler, der nicht genannt werden möchte und der vermutet, "dass er die Demonstration vor den Medien gemacht hat, um das zu erreichen".
An der japanischen Tohoku-Universität gibt es zur Zeit ein vom Forschungsministerium gefördertes CMNS-Labor. Auch in China und Russland wird in diese Forschung investiert. In Italien sind Forscher der staatlichen Forschungszentren ENEA und INFN mit CMNS beschäftigt und stehen mit privaten Kapitalgebern in Verhandlungen. In Deutschland steht die Gründung eines Instituts für Festkörperkernphysik bevor. Außerdem will eine Gruppe, die zuletzt 1989 an der Kalten Fusion gearbeitet hat, diese Arbeit wieder aufnehmen, weil über 19 Jahre immer ein Zweifel geblieben war, ob nicht doch etwas dran sein könnte. Die größten Bemühungen, früherer Forschung neues Leben einzuhauchen, finden jedoch in Indien statt.
Das Bhabha Atomic Research Centre (BARC) des Department of Atomic Energy (DAE), zuständig für das indische Atomprogramm und die Grundlagenforschung zur Heißen Fusion, beschäftigte Anfang der 90er weltweit die meisten Forscher auf dem Gebiet der Kalten Fusion. Zehn von zwölf Gruppen, geleitet von dem Physiker Mahadeva Srinivasan, fanden binnen Monaten Bestätigungen für den Fleischmann/Pons-Effekt. Hauptsächlich wurde Tritium gefunden, das Zerfallsprodukt von Helium-3. Integrationsfigur dieser Forschung war BARC-Direktor Padmanabha Krishnagopala Iyengar. Als dieser Anfang der 90er Vorsitzender der indischen Atomenergiekommission und damit Staatssekretär im DAE wurde, endete damit auch die CMNS-Forschung bei BARC. Seitdem bemüht sich Srinivasan um ihre Wiederaufnahme.
Den Durchbruch könnte ein Treffen (Energy concepts for the 21st century) darstellen, das Srinivasan am 9. Januar 2008 veranstaltet hatte. Nach seinem Vortrag über historische Vorläufer der Kalten Fusion und Gastvorträgen von McKubre und dem Fachjournalisten Steve Krivit (Low Energy Nuclear Reaction Research - Global Scenario) sprachen sich führende indische Wissenschaftler für die Festkörperkernforschung aus. Der indischen Redaktion der Fachzeitschrift Nature, deren internationale Ausgabe sonst nur durch Verbalattacken gegen die Kalte Fusion auffällt, teilte Iyengar mit, man habe "dem Land großes Unrecht getan, die Forschung zu stoppen". Der ehemalige Wissenschaftsstaatssekretär Valangiman Ramamurthy meinte,
die Tatsache, dass die Kalte Fusion 19 Jahre nach ihrer Entdeckung nicht widerlegt worden ist und dass 200 Wissenschaftler in 13 Ländern daran arbeiten, sollte als Grund ausreichen, dass auch Indien wieder anfängt.
Srinivasan betont, dass an dem Treffen erstmals auch Risikokapitalgeber teilgenommen hatten. "Ich muss jetzt die richtige Person finden, die eine Führungsrolle einnehmen und Experimente im privaten Bereich organisieren kann." Als Erfolg bezeichnet er auch die Zusage des jetzigen BARC-Direktors, im Februar 2009 einen dreitägigen Workshop auszurichten. Srinivasan ist zuversichtlich, dass die Vorurteile gegen die Kalte Fusion zumindest in Indien nun überwunden sind.
Wohin geht die Reise?
Aratas öffentliche Demonstration der Kalten Fusion wirft die Frage nach dem Status des Forschungsgebiets auf. Srinivasan, der sich davon erhofft, in Indien die Forschung schneller wiederbeleben zu können, drückt es so aus:
Aratas Forschung folgt einem modernen technologischen Ansatz und scheint die Wichtigkeit von Nanotechnologie aufzuzeigen. Aber noch ist er der einzige, der das Experiment gemacht hat. Solange wir kein Experiment haben, das jeder überall reproduzieren kann, stecken wir noch in der Grundlagenforschung. Auch Arata steckt nicht in der Prototypentwicklung. Aber in dem Moment, wo jemand ein Gerät vorführt, das eingeschaltet und jedem demonstriert werden kann, wird die Forschung ganz sicher durchstarten. Das kann jederzeit passieren und wir bereiten uns darauf vor.
Mahadeva Srinivasan
Die Analyse der bisherigen 157 Experimente, in denen Überschusswärme gemessen wurde, bietet weder Anhaltspunkte für eine typische erzielbare Wärmeleistung, noch für eine obere Grenze. Gelegentlich seien größere Leistungsdichten (gemessen in Watt pro Kubikzentimeter Metall) als bei Spaltungsreaktionen in Kernkraftwerken gemessen worden. Im bislang ertragreichsten Experiment wurden 1998 - ausgerechnet mit normalem Wasser und Wolfram statt Palladium - 183 Watt Überschussleistung erzielt.
Für die Energiegewinnung setzen Forscher wie Srinivasan oder Storms die größte Hoffnung in Gaszellen wie die von Arata/Zhang, betonen aber auch, dass die Festkörperkernforschung mehr ist als nur Kalte Fusion. Die Autoren des Dokuments, mit dem 2004 die Gutachter des US-Energieministeriums gebrieft worden sind, sind von manchen Kollegen kritisiert worden, Transmutationen nicht in den Beweiskatalog aufgenommen zu haben. Die Umwandlung von Elementen stellt neben der Kalten Fusion zur Energiegewinnung den zweiten großen CMNS-Forschungsbereich dar.
Gezielte Elementeumwandlungen wie die von Mitsubishi Heavy Industries rufen unweigerlich Erinnerungen an die Alchemie (An Investigation on the Activity Pattern of Alchemical Transmutations) wach, und manche fürchten, dass das die Chancen auf Anerkennung der Kalten Fusion verschlechtert. "Man muss das gesamte Forschungsgebiet mit breiter Perspektive sehen", findet Srinivasan, "und es ist offensichtlich, dass die Organisatoren von ICCF-14 das Programm nicht so breit haben wollten." Ein außerplanmäßiger Workshop zu Transmutationen findet nun am letzten Tag der Konferenz statt.
Gefragt, was McKubre von ICCF-14 erwartet, erwähnt er "definitiv interessante" Arbeiten auf dem Gebiet der Energieforschung. Die Frage sei jedoch, ob die Experimentalisten bereit wären, zu enthüllen woran sie arbeiten. Wo Forschung privat und militärisch gefördert wird, sind Verschwiegenheitsverträge nicht unüblich, und wo man sich den Schritt zur Prototypenentwicklung erhofft, haben Patente Vorrang vor wissenschaftlichen Veröffentlichungen. Dieses gilt nicht erst seit kurzem auch für die Festkörperkernforschung.