Kernfusion: Helion Energy baut ein Fusionskraftwerk der anderen Art

Private Investoren haben bereits vor dem KI-Boom viel Geld in den Bereich gesteckt, aber KI hat die Dringlichkeit verstärkt. Rechenzentren benötigen rund um die Uhr unglaubliche Mengen an Strom. Diesen zu liefern, unerschöpflich und obendrein klimaschonend, versprechen Fusions-Start-ups. »Die Situation ist anders als bei jeder anderen Energietechnologie«, sagt Plasmaphysiker Troy Carter vom Oak Ridge National Laboratory im US-Staat Tennessee. »Vielleicht ist sie überhaupt anders als bei jeder anderen Technologie.«

Von den physikalischen Gesetzen kann man sich allerdings nicht freikaufen. Der Baufortschritt bei Orion kann nicht darüber hinwegtäuschen, dass die kühnen Versprechen des Unternehmens viele Fragen aufwerfen.

Wie man einen Stern auf der Erde baut

Kernfusion findet ständig in Sternen wie unserer Sonne statt, sie ist deren Energiequelle. Aber den Mechanismus auf die Erde zu bringen, erfordert extreme Bedingungen. Dazu müssen leichte Atomkerne auf Temperaturen von mehr als 100 Millionen Grad Celsius erhitzt werden. Das entstehende Plasma muss man dann hinreichend lange heiß, dicht und stabil halten, sodass die leichten Atomkerne sich zu schwereren vereinigen und dabei Energie freisetzen.

Damit das gelingen kann, braucht es geeigneten Brennstoff sowie Materialien, die den energiereichen Vorgängen trotzen. Die meisten Fusionsfirmen setzen auf eine potenziell besonders ergiebige Mischung der schweren Wasserstoffisotope Deuterium und Tritium. Wenn sie miteinander verschmelzen, werden schnelle Neutronen frei. Ihre Energie lässt sich nutzen, um zunächst Wärme und daraus Strom zu erzeugen. Jedoch kann der ständige Neutronenbeschuss auch die Bauteile schädigen.

Zudem ist das Tritium im Brennstoffgemisch radioaktiv. Mit einer recht kurzen Halbwertszeit von zwölf Jahren kommt es in der Natur nicht in nennenswerter Menge vor. Jeder Reaktor, der mit Deuterium und Tritium betrieben wird, muss daher durch kernphysikalische Reaktionen seinen eigenen Tritiumvorrat erzeugen. Laut Carter ist das eine von vielen Herausforderungen, derer sich die Industrie noch nicht ernsthaft angenommen hat.

Um einige dieser Probleme zu umgehen, spekuliert Helion auf einen unkonventionellen Ansatz zur Fusion. Ein länglich gestreckter Reaktor bringt das Plasma in die besondere Form einer »Field-Reversed Configuration« (FRC, deutsch: feldumgekehrte Konfiguration). Sie funktioniert grundlegend anders als der donutförmige Plasmaschlauch, der sich im Inneren eines Tokamaks bildet, oder als die asymmetrische Plasmaschleife, die sich durch einen Stellarator windet.

Ein glühender Wirbelring

Ein FRC-Plasma ähnelt vielmehr einem sich drehenden Rauchring. Dieser Wirbel hält sich von selbst an Ort und Stelle und muss daher weniger stark durch äußere Magnetfelder manipuliert werden. Ein FRC-Reaktor brauche nur sehr wenige externe Magnete, erklärt Carter, und diese »müssen viel weniger komplex sein, ein weniger starkes Feld erzeugen und sind kostengünstiger«. Der Haken ist der Einschluss: FRC-Plasmen nehmen viel Energie auf und lassen sich währenddessen nur schwer stabilisieren. Als »selbstorganisiert« bezeichnet der Experimentalphysiker John Slough die FRC-Plasmen, »wie beim Drehen eines Kreisels«. Aber: »Wenn man versucht, daran herumzupfuschen, bringt man alles nur durcheinander.«

Slough hat jahrzehntelang daran gearbeitet, die Idee am Leben zu erhalten. Anfang der 2000er-Jahre versiegte die staatliche Unterstützung für alternative Fusionskonzepte. Slough, damals an der University of Washington, machte mit minimalen Mitteln weiter, finanziert durch kleine Aufträge für Raumfahrtantriebe von der NASA und der US‑Luftwaffe.

Eine entscheidende Erkenntnis war, dass sich mithilfe von Magnetimpulsen zwei FRC-Plasmawirbel an beiden Enden des Reaktors bilden. Sie können mit bis zu 1,6 Millionen Kilometern pro Stunde aufeinander zu beschleunigt werden, zusammenstoßen und verschmelzen. Diese Kollision lässt sich nutzen, um die Temperaturen zu erreichen, die für die Fusionsreaktion nötig sind. All das findet in Bruchteilen einer Millisekunde statt: Eine schnelle Folge von Impulsen erhitzt und komprimiert den Brennstoff wiederholt, um Strom zu erzeugen.

Slough stellte um das Jahr 2008 David Kirtley ein, damals ein junger Luft- und Raumfahrtingenieur. Als die staatliche Unterstützung für Sloughs kleines Forschungsunternehmen nachließ, kam Kirtley die Idee für ein Start-up. Zusammen mit dem Techniker Chris Pihl arbeiteten sie das Konzept aus. Mit Sloughs Segen präsentierten es Kirtley und Pihl auf der Suche nach Unterstützung einem Gründerzentrum, das damals von Sam Altman geleitet wurde – mit Erfolg. Es ist ein typisches Muster in der Fusionsforschung: Wo die öffentlichen Gelder nicht reichen, hofft man, mit Risikokapital weiterzukommen.

Dem Plasma Energie abzapfen

Ein weiteres ungewöhnliches Merkmal von Helions Ansatz ist das, was nach der Fusionsreaktion folgt. Die meisten Entwürfe für Fusionskraftwerke sehen vor, die freigesetzte Wärme zu nutzen, um Wasser zu erhitzen und damit Turbinen und Generatoren anzutreiben, ganz analog zu herkömmlichen Kraftwerken. Helion versucht es auf direktere Weise: Wenn sich das Plasma am Kollisionspunkt infolge der Fusionsreaktion ausdehnt, soll es in Spulen rund um die Maschine einen elektrischen Strom induzieren. Helion verspricht sich von dem Vorgang einen Wirkungsgrad von 95 Prozent oder mehr. Diese Zahl ist von enormer Bedeutung.

Helion verspricht sich einen Wirkungsgrad von 95 Prozent

»Grundlegend für unsere Technologie ist die direkte Stromgewinnung«, erklärt Kirtley. »Bei einem Wirkungsgrad von 95 Prozent muss die Fusion nur noch den letzten kleinen Teil leisten.« Das heißt: Ließe sich fast die gesamte Energie, die in das Plasma gesteckt wurde, zurückgewinnen und für den nächsten Zyklus wiederverwerten, müssten Fusionsreaktionen nur noch die wenigen restlichen Prozent an Verlusten ausgleichen und übertreffen, und es bliebe Energie übrig. Auch Carter erkennt in diesem Aspekt ein überlegenes Design gegenüber anderen Ansätzen – falls alles funktioniert. »Das ist ein echter Vorteil für Helion«, sagt er. »Wenn sie das schaffen, sind die Anforderungen an den nötigen Energiegewinn geringer.«

Dieses »Wenn« ist der springende Punkt. Helion hat bislang sieben Prototypen gebaut, von denen jeder leistungsstärker war als der vorherige. Der jüngste, Polaris, ist 19 Meter hoch. Seine Kondensatoren können für jeden Impuls enorme 50 Megajoule Energie speichern und abgeben. Anfang 2026 gab Helion bekannt, dass Polaris mit einem Brennstoff aus Deuterium und Tritium eine Rekordtemperatur von 150 Millionen Grad Celsius erreicht habe.

Die technischen Herausforderungen waren enorm. Die Schaltungen müssen Hunderte Millionen von Impulsen überstehen. Tausende von speziellen ölgefüllten Hochspannungskondensatoren versorgen die Maschine; sie würden 150 Schiffscontainer füllen. Bei jedem der wiederholten Impulse müssen alle elektrischen Systeme auf Nanosekunden genau synchron arbeiten. Unter den rund 600 Mitarbeitern sind mehr Techniker als Wissenschaftler.

Im Jahr 2023 gab Helion die Vereinbarung mit Microsoft zur Stromlieferung ab 2029 bekannt. Doch ein unterschriebener Vertrag ist noch kein funktionierendes Kraftwerk. Die Geschichte von Helion ist, wie die vieler Fusionsprojekte, von einer Reihe verpasster Fristen geprägt. Das Unternehmen stellte einst in Aussicht, mit einer früheren Anlage bereits ab 2024 Strom zu erzeugen. Und je näher der mit Microsoft vereinbarte Liefertermin rückt, desto deutlicher wird: Bislang gibt es keine veröffentlichten Daten, die belegen, dass der Reaktor Polaris tatsächlich mehr elektrische Energie erzeugt, als zu seinem Betrieb aufgewendet werden muss.

Die schärfste Kritik kommt heute von Slough, auf dessen FRC-Forschung die Gründung von Helion basiert. Er hat sich inzwischen von dem Unternehmen getrennt. Seine Bedenken zielen auf eine grundlegende Designfrage ab. Laut ihm ist das Kernproblem dasselbe, mit dem FRC-Plasmen schon immer zu kämpfen hatten: die energiereichen Teilchen einzuschließen. Seiner Ansicht nach führt Helions Ansatz, Plasmen extrem schnell aufeinander zu schießen und sie zu komprimieren, zu Instabilitäten. Bei diesen Geschwindigkeiten, sagt er, »kommt ein fundamentaler Aspekt des FRC-Prinzips zum Tragen.« Die Instabilitäten seien so schwerwiegend, dass sie »katastrophale« Verluste verursachen würden, bevor die Fusion die notwendige Arbeit verrichten kann.

Woher soll der Brennstoff kommen?

Helions längerfristige Ambitionen sorgen für eine zweite, ebenfalls schwerwiegende Art von Bedenken. Das Unternehmen möchte Orion letztlich mit Deuterium und Helium-3 betreiben. Bei deren Fusion entsteht kein energiereiches Neutron, das entweicht und umliegende Materialien schädigen kann, sondern ein geladenes Proton. Damit bleibt mehr Energie im Plasma und steht für die direkte Stromgewinnung zur Verfügung.

Doch das Isotop Helium-3, das beim radioaktiven Zerfall von Tritium entsteht, ist auf der Erde äußerst selten. Außerdem sind die Bedingungen, unter denen Helium-3 mit Deuterium fusioniert, schwieriger herzustellen. Der Einschluss und die erforderlichen Temperaturen von etwa 200 Millionen Grad Celsius seien laut Slough mit Helions Bauweise physikalisch nicht erreichbar. Wo er einst mögliche Wege für das FRC-Design sah, erkennt er inzwischen »nichts in der Physik«, was dies ermöglichen würde.

Kirtley entgegnet, Slough stütze sich auf »veraltete« eindimensionale Modelle, welche die Geschwindigkeit der Impulse außer Acht ließen. »Viele Instabilitäten haben gar nicht genug Zeit, sich zu entwickeln.« Ihm zufolge reiche die Stabilität aus, um innerhalb des erforderlichen Zeitrahmens das Plasma zu bilden, zu verschmelzen, zu komprimieren und zu fusionieren. Helion plant, Helium-3 aus Tritium zu erzeugen. Und hinsichtlich der Effizienz verweist die Firma auf Modelle, die darauf hindeuten würden, dass mehr als 85 Prozent der Plasmaenergie in nutzbaren Strom umgewandelt werden könnten.

Geheimniskrämerei und zweifelhafte Physik

Die Behauptungen lassen sich nicht leicht bewerten. Helion veröffentlicht kaum von unabhängigen Fachleuten geprüfte Daten. »Sie haben die Grundhaltung, nichts zu publizieren«, stellt Carter fest. »So fällt es schwer, vollständig einzuschätzen, wohin sie ihr Weg führen wird.«

Helion veröffentlicht kaum unabhängig geprüfte Daten

Eine weitere kritische Stimme kommt von Karl Lackner vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching, der im Februar 2026 gemeinsam mit Kollegen einen Kommentar im »Journal of Fusion Energy« veröffentlichte. Sie bezogen sich mit ihren Anmerkungen auf eine Publikation von Kirtley und dem Helion-Wissenschaftler Richard Milroy aus dem Jahr 2023, in der beide die physikalischen Grundlagen für den Deuterium-Helium-3-Ansatz des Unternehmens dargelegt hatten.

Zentral für die von Helion prognostizierten Energiegewinne ist die Vorstellung, dass Ionen im Plasma nach der Kollision und Kompression weitaus heißer bleiben können als Elektronen. Das würde den Energieaufwand verringern, der nötig ist, um die Reaktion aufrechtzuerhalten. Das Team um Lackner argumentiert: Sobald man die bei Kollisionen übliche Energieübertragung berücksichtige, wären die Anforderungen weitaus höher, als die Analyse von Helion nahelege.

Helion seinerseits sagt, Lackners Analyse ignoriere die Rate, mit der die Impulse abgefeuert werden. Ein günstiges Verhältnis der Temperaturen zwischen Ionen und Elektronen verbessere zwar die Effizienz, doch die Frage sei »nicht, ob Ionen dauerhaft heißer als Elektronen bleiben können, sondern, ob sich der Impuls schnell genug entwickelt«, damit dieses Nichtgleichgewicht eine effiziente Fusion und Energiegewinnung unterstützt.

All das muss nicht zwangsweise heißen, dass Helion scheitern wird. Die Fusion hat eine lange Geschichte von übertriebenen Versprechen und von Durchbrüchen, die nur mit großer Verzögerung kamen. Doch das privatwirtschaftliche Engagement hat das Tempo insgesamt verändert. Jahrzehntelang bewegte sich der Bereich mit dem üblichen Takt der Grundlagenforschung; inzwischen gehen Lieferketten und Fertigung auf neue Skalen über.

Carter hatte im Jahr 2021 in einem Bericht für das US-Energieministerium die erste Fusions-Pilotanlage um 2040 anvisiert. Dann hat privates Kapital den Zeitplan beschleunigt. Nun hält Carter einen Demonstrator in den 2030er-Jahren für möglich. Er betont jedoch, dass das derzeit kein einzelnes Unternehmen allein erreichen könne.

Warum das so ist, verdeutlicht ein Blick auf die Lieferketten. Helion stellt seine eigenen Kondensatoren und Keramiken her; andere Fusionsunternehmen benötigen ähnliche Komponenten. Das US-Unternehmen Commonwealth Fusion Systems baut eine Infrastruktur auf, um die für seine Magnete benötigten Hochtemperatur-Supraleiter zu fertigen. Andere Firmen setzen auf dieselben Materialien.

Solche Probleme im industriellen Maßstab lassen sich gemeinsam besser lösen – auch mit staatlicher Unterstützung. In den USA kündigte das Energieministerium beispielsweise im April 2026 an, 135 Millionen Dollar zu investieren, um dabei zu helfen, die »größten technischen Hürden« für die Fusionsenergie im kommerziellen Maßstab zu überwinden. Das deutsche Forschungsministerium verkündete im Juli 2026, mit zunächst 125 Millionen Euro den Aufbau von Infrastrukturen für die Fusionsindustrie zu fördern. »Wenn es eine Möglichkeit für den öffentlichen Sektor gibt, Lücken in den Lieferketten zu schließen«, sagt Carter, »dann sollten wir ernsthaft darüber nachdenken.«

Ob Helion bis zum Ende des Jahrzehnts sein Versprechen einhalten wird, ist ungewiss. Gleiches gilt für die Frage, ob die Fusion in den 2030er-Jahren in irgendeinem Stromnetz eine Rolle spielen wird. Doch mit dem Ansatz, die Fusion eher als eine ingenieurtechnische Herausforderung anzugehen, hat sich bereits der Blick der Industrie darauf verändert, was möglich ist – und wie schnell dies geschehen kann. Allerdings muss am Ende auch die Physik mitspielen.