In der Gemeinde Escúzar, in der Nähe des malerischen Granada in Spanien gelegen, wurde kürzlich ein entscheidender Moment für die Zukunft der europäischen und weltweiten Energieversorgung markiert. Mit der Grundsteinlegung begann der Bau der fortschrittlichen wissenschaftlichen Infrastruktur IFMIF-DONES (International Fusion Materials Irradiation Facility – Demo Oriented Neutron Source), ein Projekt, das einen Wendepunkt in der Erforschung und Entwicklung der Fusionsenergie darstellt. Dieses ehrgeizige Unterfangen, bei dem Kroatien zusammen mit Spanien eine führende Rolle spielt, ist von entscheidender Bedeutung für die Prüfung und Qualifizierung der Materialien, die für den Bau zukünftiger Fusionskraftwerke, einschließlich des Demonstrationskraftwerks DEMO, erforderlich sind.

Fusionsenergie: Sternenkraft für die Zukunft der Erde

Die Fusionsenergie, der Prozess, der die Sonne und die Sterne antreibt, steht seit Jahrzehnten im Fokus der Wissenschaftler als potenziell unerschöpfliche, sichere und umweltfreundliche Energiequelle. Im Gegensatz zur Kernspaltung, die schwere Atomkerne spaltet, verschmilzt die Fusion leichte Kerne, wie Wasserstoffisotope (Deuterium und Tritium), und setzt dabei gewaltige Energiemengen frei. Der Brennstoff für die Fusion, Deuterium, ist im Meerwasser verfügbar, während Tritium innerhalb des Fusionskraftwerks selbst aus Lithium, einem ebenfalls weit verbreiteten Metall, hergestellt werden kann. Die Vorteile der Fusion sind zahlreich: Sie erzeugt keinen langlebigen hochradioaktiven Abfall wie Kernspaltungskaftwerke, emittiert während des Betriebs keine Treibhausgase und eliminiert von Natur aus das Risiko einer unkontrollierten Kettenreaktion, die zu katastrophalen Unfällen führen könnte. Die Realisierung der kontrollierten Fusion auf der Erde ist eine der größten wissenschaftlich-technologischen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts, aber auch ein Versprechen für eine langfristige Lösung der globalen Energiebedürfnisse und des Klimawandels.

Europäische Strategie und die Schlüsselrolle von DONES

Die Europäische Union arbeitet engagiert an der Realisierung der Fusionsenergie durch eine umfassende Strategie, die auf drei Grundpfeilern beruht. Der erste ist ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor), ein riesiger internationaler Experimentalreaktor, der in Cadarache in Frankreich gebaut wird, mit dem Ziel, die wissenschaftliche und technologische Machbarkeit der Fusion als Energiequelle nachzuweisen. Nach ITER folgt DEMO, ein Demonstrations-Fusionskraftwerk, das als erstes Kraftwerk Strom aus Fusion erzeugen und ins Netz einspeisen soll, um seine Wirtschaftlichkeit zu bestätigen. Genau für den Erfolg von DEMO ist der dritte Pfeiler – IFMIF-DONES – entscheidend. Eine der größten Herausforderungen bei der Entwicklung von Fusionskraftwerken ist nämlich die Suche nach Materialien, die den extremen Bedingungen im Reaktor standhalten können, insbesondere der intensiven Neutronenstrahlung hoher Energie (bis zu 14 MeV) und hohen Temperaturen. Bestehende Materialien und Erkenntnisse, die hauptsächlich auf Erfahrungen aus Kernspaltungsreaktoren beruhen, sind nicht ausreichend, da sich die Betriebsbedingungen erheblich unterscheiden. IFMIF-DONES wird ein weltweit einzigartiges Zentrum für die Prüfung, Validierung und Qualifizierung fortschrittlicher Materialien sein und die in Fusionskraftwerken erwarteten Neutronenstrahlungsbedingungen simulieren. Ohne die Daten, die DONES liefern wird, wäre ein sicherer und zuverlässiger Bau von DEMO nicht möglich.

Die Bedeutung des IFMIF-DONES-Projekts wurde auch auf höchster europäischer Ebene durch die Aufnahme in die Roadmap des Europäischen Strategieforums für Forschungsinfrastrukturen (ESFRI) anerkannt, zunächst in die Roadmap für 2018 und dann in die aktualisierte Roadmap für 2021. Damit wurde IFMIF-DONES als eine der wichtigsten strategischen Forschungsinfrastrukturen für europäische Wissenschaftler im Bereich der Energieforschung und -innovation positioniert, mit dem Ziel, die europäische Wettbewerbsfähigkeit und Technologieführerschaft in diesem wichtigen Sektor zu stärken. Der Standort in Granada wurde im Dezember 2017 nach einer positiven Bewertung des gemeinsamen spanisch-kroatischen Vorschlags durch die Agentur Fusion for Energy (F4E) ausgewählt.

Kroatischer Beitrag: Wissen und Innovation im Herzen des Projekts

Kroatien spielt von Anfang an eine äußerst wichtige und proaktive Rolle im DONES-Projekt. Als eines der beiden führenden Länder, neben Spanien als Gastland, hat Kroatien nicht nur frühzeitig den strategischen Wert dieses Vorhabens erkannt, sondern beteiligt sich auch aktiv an dessen wissenschaftlicher Gestaltung, technologischer Entwicklung und Vorbereitung für die Implementierung. Kroatische Wissenschaftler, Ingenieure und Institutionen, zusammengeschlossen im Konsortium DONES.HR, das vom Institut Ruđer Bošković (IRB) koordiniert wird, arbeiten seit Jahren engagiert an der Entwicklung spezifischer Technologien und Komponenten für DONES. Ihr Beitrag umfasst ein breites Spektrum von Bereichen, von der Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Materialien über das Design und die Herstellung hochentwickelter Strahlungsdetektoren bis hin zur Entwicklung komplexer Systeme für die Fernsteuerung und Wartung in einer strahlungsintensiven Umgebung. Diese frühe Einbindung sichert Kroatien nicht nur wissenschaftliches Ansehen, sondern auch die Möglichkeit des Technologietransfers und der Stärkung der Kapazitäten der heimischen Industrie.

Dr. sc. Tonči Tadić, ein herausragender Physiker am Institut Ruđer Bošković, Leiter der kroatischen Fusionsaktivitäten und Koordinator des Projektteams DONES.HR, betont die Multidisziplinarität und Tragweite von DONES: „Die primäre Mission von DONES ist die Bestrahlung und Prüfung von Materialien, die für die erste Wand zukünftiger Fusionskraftwerke vorgesehen sind. DONES wird jedoch viel mehr als das sein. Es wird als leistungsstarke und vielseitige Neutronenquelle dienen und Türen für ein breites Spektrum an Forschungen in der Grundlagen- und angewandten Wissenschaft öffnen. Dazu gehören Bereiche wie die nicht-fusionsbezogene Kernphysik, die medizinische Physik, wo Neutronen für Diagnostik und Therapie eingesetzt werden können, die Festkörperphysik zur Untersuchung von Materialstrukturen, die Grundlagenforschung in Biologie und Medizin bis hin zur Entwicklung neuer Technologien im Maschinenbau und in der Materialwissenschaft. Jede interessierte wissenschaftliche Einrichtung, jedes Forschungsteam oder jeder Industriepartner wird eigene Forschungen unter Nutzung der Kapazitäten von DONES vorschlagen und durchführen können.“ Dr. Tadić weist auch darauf hin, dass im Rahmen des Projekts eine große Menge hochspezialisierter und oft völlig neuer Ausrüstung entwickelt und hergestellt wird, von fortschrittlichen Detektorsystemen bis hin zu RoboterKränen und Manipulatoren für die Fernhantierung bestrahlter Proben, was eine erhebliche technologische Herausforderung und eine Chance für Innovationen darstellt.

Technische Aspekte und wissenschaftliche Ziele von IFMIF-DONES

Im Herzen der IFMIF-DONES-Anlage wird sich ein leistungsstarker Teilchenbeschleuniger befinden. Dieser Beschleuniger wird einen intensiven Strahl von Deuteronen (D+), Ionen des Deuteriums, mit einem Strom von 125 Milliampere (mA) und einer Energie von 40 Megaelektronenvolt (MeV) erzeugen. Dieser hochenergetische Deuteronenstrahl wird auf ein Ziel aus flüssigem Lithium gerichtet. Das Ziel wird als dünner Vorhang aus flüssigem Lithium mit einer Dicke von etwa 25 Millimetern ausgebildet sein, der mit einer hohen Geschwindigkeit von etwa 15 Metern pro Sekunde fließt, um eine effiziente Kühlung und Stabilität des Ziels unter intensivem Deuteronenbeschuss zu gewährleisten. Beim Auftreffen von Deuteronen auf Lithiumkerne finden Kernreaktionen statt, die einen starken Fluss hochenergetischer Neutronen erzeugen, deren Spektrum dem in Fusionskraftwerken erwarteten sehr ähnlich ist. Genau dieser Neutronenfluss, dessen Intensität ausreicht, um die Schäden, die Neutronen während des langjährigen Betriebs eines Fusionsreaktors verursachen würden, beschleunigt zu simulieren, wird zur Bestrahlung von Proben verschiedener Materialien verwendet. Diese Proben, potenzielle Kandidaten für Strukturkomponenten von Fusionskraftwerken, werden in speziell konstruierten Testmodulen direkt hinter dem Lithiumziel im Bereich der intensivsten Neutronenstrahlung platziert. Durch präzise Messung von Veränderungen der physikalischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften der bestrahlten Materialien können Wissenschaftler eine umfassende Datenbank erstellen, die für die Auswahl und Qualifizierung von Materialien für DEMO und zukünftige kommerzielle Fusionskraftwerke erforderlich ist.

Neben der Prüfung von Strukturmaterialien wird DONES die Erforschung und Entwicklung zahlreicher anderer Schlüsseltechnologien für die Fusion ermöglichen, wie z. B. fortschrittliche Sensoren und strahlungsresistente Elektronik, Systeme zur Herstellung und Handhabung von Tritium (einem der Fusionsbrennstoffe), Wärmeübertragungstechnologien mit Flüssigmetallen (wie Lithium) sowie Systeme zur Fernhantierung und Wartung von Komponenten in einer aktivierten Umgebung. Es handelt sich also um ein multidisziplinäres Forschungszentrum mit enormem wissenschaftlichem und industriellem Potenzial, das Experten aus aller Welt nach Granada locken wird.

Japan als strategischer Partner und globale Zusammenarbeit

Einen bedeutenden Impuls erhielt das DONES-Projekt während seiner feierlichen Präsentation auf der Weltausstellung EXPO in Osaka, als Japan offiziell seine strategische Partnerschaft bestätigte. Bei dieser Gelegenheit wurde am 21. Mai 2025 auf einer Sitzung des DONES-Lenkungsausschusses ein Memorandum of Cooperation zwischen dem japanischen Ministerium für Bildung, Kultur, Sport, Wissenschaft und Technologie (MEXT) und dem spanischen Ministerium für Wissenschaft, Innovation und Universitäten unterzeichnet. Mit diesem Akt trat Japan Kroatien und Spanien als dritter wichtiger strategischer Partner des Projekts bei und brachte umfangreiches Wissen, Erfahrung und technologische Expertise im Bereich Fusion und fortschrittliche Materialien ein. Die japanische Beteiligung bestätigt zusätzlich die globale Bedeutung von DONES und seine Rolle bei den internationalen Bemühungen zur Realisierung der Fusionsenergie.

Der Minister für Wissenschaft, Bildung und Jugend der Republik Kroatien, Prof. Dr. sc. Radovan Fuchs, begrüßte diese Entwicklung und erklärte: „Die Republik Kroatien ist außerordentlich stolz darauf, aktiv an diesem monumentalen europäischen und globalen Unterfangen teilzunehmen, das darauf abzielt, eine nachhaltige, sichere und saubere Energiequelle für zukünftige Generationen zu schaffen. Das DONES-Projekt ist nicht nur eine wissenschaftliche Herausforderung, sondern auch eine geostrategische Initiative, die Staaten, führende wissenschaftliche Einrichtungen und fortschrittliche Industrie um ein gemeinsames, edles Ziel versammelt. Die Zusammenarbeit mit einer technologischen Supermacht wie Japan ist in diesem Kontext von unschätzbarem Wert und öffnet neue Türen für die Vertiefung des wissenschaftlichen, technologischen und wirtschaftlichen Austauschs.“

Finanzierung und internationale Beteiligung

Der Bau und die Betriebskosten einer solch komplexen wissenschaftlichen Infrastruktur erfordern erhebliche finanzielle Investitionen und eine breite internationale Zusammenarbeit. Spanien als Gastland geht mit Investitionen voran: Die Zentralregierung wird 210 Millionen Euro bereitstellen, und den gleichen Betrag wird die Regionalregierung von Andalusien investieren, da sie die langfristigen Vorteile für die Entwicklung der Region um Granada erkennt. Ein wesentlicher Beitrag wird auch von der Europäischen Kommission in Höhe von 202 Millionen Euro über verschiedene Forschungs- und Innovationsförderprogramme erwartet. Japan hat eine Finanzierung in Höhe von 5 % der gesamten Baukosten der Anlage und 8 % der Kosten der Betriebsphase angekündigt, was die Finanzstruktur des Projekts weiter stärkt. Auch Italien hat starkes Interesse an einer Teilnahme bekundet, ein Memorandum of Understanding unterzeichnet und befindet sich derzeit in der Endphase der Definition seines konkreten Beitrags. Es wird geschätzt, dass der Gesamtwert des DONES-Projekts 700 Millionen Euro übersteigen wird. Es wird erwartet, dass sich mehr als 17 Länder in verschiedenen Formen beteiligen, sei es finanziell, mit Ausrüstung, Wissen oder Personal, wodurch DONES zu einer wirklich globalen Plattform für die Entwicklung der Fusionstechnologie wird.

Zur Verwaltung der spanischen Beiträge, zum Bau und zum späteren Betrieb der Anlage haben die spanische Regierung und die Regionalregierung von Andalusien eine spezielle Durchführungsagentur in Form eines öffentlichen Konsortiums namens "IFMIF-DONES España" gegründet. Dieses Konsortium wird der formelle Eigentümer und Betreiber der Anlage sowie die juristische Person sein, die gegenüber den nationalen Regulierungsbehörden verantwortlich ist. Es wird auch für die Aufnahme des internationalen Expertenteams zuständig sein, das an allen Phasen des Projekts beteiligt sein wird, von der Planung und dem Bau bis zum Betrieb und der wissenschaftlichen Nutzung der Anlage in Escúzar.

Ein Blick in die Zukunft der Energie

Mit dem Beginn des Infrastrukturbaus in Escúzar bei Granada tritt das DONES-Projekt in eine neue, dynamische Phase ein. Die symbolische Grundsteinlegung und die Stärkung der internationalen Zusammenarbeit, insbesondere mit Japan, geben den Bemühungen, die Fusionsenergie so schnell wie möglich von einer wissenschaftlichen Vision in eine praktische Realität umzuwandeln, starken Rückenwind. Die Herausforderungen sind nach wie vor groß, aber die potenziellen Vorteile – saubere, sichere und praktisch unerschöpfliche Energie – rechtfertigen jeden investierten Aufwand und jede Ressource. Kroatien hat mit seinen Wissenschaftlern und seiner Industrie die Chance, an der Spitze dieser technologischen Welle zu stehen, die zweifellos die Energiezukunft unseres Planeten gestalten wird.