Das Sonnenfeuer in die Schule holen : Kernfusion und die Energieproblematik im Physikunterricht sowie Ionen-Oberflächen-Wechselwirkungen mit fusionsrelevanten Materialien als aktuelles Gebiet der Kernfusionsforschung

Der anhaltende Anstieg des globalen Energiebedarfs zusammen mit den Folgen massenhafter Energiebereitstellung für Klima, Umwelt und Mensch stellt die Energieproblematik dar. In einem nachhaltigen Energiesystem der Zukunft kann die Kernfusion eine tragende Rolle spielen. Kernfusion kann in thermonuklearen Plasmen herbeigeführt werden, wenn diese lange genug bei ausreichender Temperatur und Teilchendichte 'eingeschlossen' werden. Dabei haben sich toroidale Magnetfeldkäfige als besonders erfolgreich erwiesen. Probleme bereiten v.a. Instabilitäten, die die Einschlusszeit beschränken, sowie die extremen Belastungen der Reaktorwände. Das grundlegende Verständnis magnetischer Einschlussmaschinen befähigt dazu, Umweltverträglichkeit, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit künftiger Fusionskraftwerke zu beurteilen. Bildung ist Grundlage für die nachhaltige Entwicklung einer Gesellschaft. Der Schulunterricht soll die Lernenden dazu befähigen, auf Basis fundierten Wissens Handlungen im Hinblick auf komplexe Zukunftsfragen zu beurteilen und Entscheidungen zu Gunsten einer nachhaltigen Entwicklung zu fällen. Zur Ausbildung der nötigen Gestaltungskompetenz eignen sich in erster Linie handlungsorientierte und reflexive Arbeitsweisen. Die u.a. zentralen Inhalte Klimawandel und Energie bieten vielfältige Anknüpfungspunkte für den Physikunterricht. Anlass zu Bildung für eine nachhaltige Zukunft gibt z.\,B. die Kernfusion im Rahmen der Energieproblematik. Eine tiefere Auseinandersetzung mit diesem physikalisch komplexen Thema ist auch aus fachdidaktischer Sicht lohnend. Nicht zuletzt können Schwerpunkte im Sinne der Motivation so gesetzt werden, dass diverse Interessen der SuS abgedeckt werden. Ionen-Oberflächen-Wechselwirkungen eignen sich zur Untersuchung von Plasma"=Wand"=Wechselwirkungen. Frühe Messungen mit Kohlenwasserstoffen (KWen) am BESTOF-Apparat in Innsbruck zeigten die Bedeutung oberflächeninduzierter Dissoziation für die Zusammensetzung der Plasmarandschicht und konnten im Falle deuterierter Projektile Daten zur Wasserstoffeinlagerung liefern. Die Messung des sticking coefficient deuterierter KWe mit PSW konnte die Bedeutung der Elektropolitur zur Verminderung der Treibstoffeinlagerung in KW-Schichten aufzeigen. Weiters konnten in Experimenten mit seeding gases wichtige Daten über W-, Be- und CFC-Oberflächen gesammelt werden.von Franz-Xaver RohracherInnsbruck, Univ., Dipl.Arb., 201