Holistic evaluation of nuclear fusion with a focus on radiation protection and socio-economic aspects

Abstract

Nuclear fusion has become one of the major topics in recent international energy research. Thus, this thesis wants to objectively analyse the implications of nuclear fusion concerning radiation protection and socio-economic aspects. Regarding actual fusion experiments ITER as the largest fusion experiment in Europe will be a main focus of this thesis. Firstly, physical background concerning fusion physics and an overview over the current types of fusion reactors will be given. The following part addresses aspects of radiation protection and presents the two main European fusion experiments ITER and Wendelstein 7-X at a glance. After that, the danger potential will be analysed such as nuclear waste or potential reactor accidents. In the socio-economic part, costs, challenges concerning fusion materials, the “sustainability” of fusion and the possible place of fusion in future energy markets will be addressed. In the final chapter a future outlook shall be presented, taking all of the results into account. Methods used are evaluation of literature and correspondence with experts.

Kernfusion ist eine der größten Herausforderungen der aktuellen internationalen Energieforschung. Aus diesem Grund sollen in dieser Arbeit die Implikationen der Kernfusion in Bezug auf Strahlenschutz und sozio-ökonomische Faktoren objektiv untersucht werden. Hinsichtlich aktueller Fusionsexperimente sticht ITER als bis dato größte Fusionsexperiment in Europa hervor, weshalb dieses primär als Basis herangezogen wird. Zuerst wird ein Überblick über die physikalischen Hintergründe zur Fusionsphysik und über aktuell genutzte Reaktortypen gegeben. Im nächsten Teil werden Aspekte des Strahlenschutzes behandelt und die wichtigsten zwei europäischen Fusionsexperimente ITER und Wendelstein 7-X präsentiert. Danach wird das Gefahrenpotential von Kernfusion betrachtet, insbesondere hinsichtlich radioaktiver Abfall und möglichen Reaktorunfällen. Im Sozio-Ökonomie Teil werden Aspekte wie Kosten, Herausforderung rund um die als Rohstoffe nötigen Materialien, die „Nachhaltigkeit“ der Fusion und der mögliche Anwendungsbereich der Kernfusion in Energiemärkten beleuchtet. Im letzten Kapitel wird, die Ergebnisse dieser Arbeit zusammenfassend, eine Zukunftsprognose synthetisiert. Die Methodik besteht aus Literaturanalyse und Korrespondenz mit Experten.