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Energie und KI - Vor 59 Jahren kapitulierte ein Physiker vor einem Detail der Mathematik von Kernfusionen – jetzt füllen KIs die Lücke
Sieht willkürlich aus, folgt aber einer Logik – nur erschließt sie sich ausschließlich mittels komplexester Mathematik. (Bildquelle: Adobe Firefly)
Ein Fusionsplasma erreicht Temperaturen von mehr als 100 Millionen Grad. Berührt es die Wand des Reaktors, ist Schluss. Deshalb halten Magnetfelder es gefangen. Fachleute sprechen hierbei von einem Magnetkäfig.
Bei der Mathematik lösten Forscher jetzt mithilfe von KI ein fast 60 Jahre altes Rätsel. Doch bringt uns das einem funktionierenden Reaktor – wie wir ihn euch hier ausführlich vorstellen – (noch) keinen Schritt näher. Und doch ist es ein Ereignis mit Vorbildcharakter. Wir erklären euch den scheinbaren Widerspruch.
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Die neue Stromkrise: Energiewende & KI in Deutschland - Mit Robert Habeck und Dr. Stelzer (IFA 2025)
Ob innerhalb der Magnetfelder eines Fusionsreaktors wie dem Wendelstein 7-X in Greifswald (Stellaratoren, mehr dazu hier) Gleichgewichte herrschen, beschreibt die sogenannte Magnetohydrodynamik.
Sie berechnet, wie ineinander verschachtelte, ringförmige Flussflächen Plasma einsperren, damit in ihm Wasserstoff zu Helium fusioniert, wobei Energie frei wird. Diese lässt sich dann in elektrischen Strom umsetzen. Stellt euch das ungefähr wie die Schalen einer Zwiebel vor, wobei jede einen unterschiedlichen Druckgradienten im Plasma symbolisiert.
Links: Ein gedachter Blick ins Innere des Wendelstein 7-X. Das Plasma biegt und wallt geradezu wie ein Lebewesen durch das von den Magnetfeldern vorgegebene Innerste der Reaktorkammer. (Bildquelle: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik)
Rechts: Der ITER-Tokamak. Das Plasma umströmt in dem donut(torus)förmigen Ring den durch Schutzwände im Zentrum abgeschirmten Transformator. Bildquelle: US ITER
Der Kniff dieser irregulär geformten Anlagen gegenüber anderen Konzepten wie dem Tokamak (ITER) ist ihre scheinbar willkürlich unregelmäßige, verdrehte Form. Sie ermöglicht einen dauerhaften Betrieb, gegenüber der zwangsweisen Abschaltung für Pausen bei den Tokamaks.
1967 argumentierte der Physiker Harold Grad hierfür folgendermaßen: Ohne durchgängige Symmetrie der Anlage, existiert keine gleichförmige (keine Sprünge oder Knicke) Druckentwicklung von innen nach außen. Wir kennen das als Grad-Vermutung. In der Praxis arbeiten Forschungsanlagen auch deshalb mit numerischen Näherungen – meist kein großes Problem, aber es bleibt eine elementare Lücke zwischen Modell und Realität.
Forscher haben die Vermutung jetzt aber mithilfe von KIs teilweise widerlegt. Es gibt glatte Gleichgewichte auch ohne durchgehende Symmetrie. Sie stellen die Lösungen in mehreren (noch nicht unabhängig begutachteten) Studien vor, zum Beispiel von Gómez-Serrano, Liehr und Taylor. Oder Matt Landreman, der mit GPT-6 Astra Pro die ersten konkreten Formeln zur Beschreibung des Beweises liefert.
