Heizung für ITER

Die Tests für die Heizung, die das Plasma des internationalen Fusionstestreaktors ITER auf viele Millionen Grad bringen soll, haben begonnen: Kürzlich ging im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching der Teststand ELISE in Betrieb – der weltgrößte seiner Art.

Fertig: Die neuartige Ionenquelle für die Plasmaheizung von ITER (Foto: IPP)

Der Testreaktor ITER, der in weltweiter Zusammenarbeit in Cadarache in Südfrankreich entsteht, soll – ähnlich wie die Sonne – ein Energie lieferndes Fusionsfeuer erzeugen. Die Aufheizung des Brennstoffs auf Zündtemperaturen über 100 Millionen Grad Celsius wird etwa zur Hälfte die so genannte „Neutralteilchen-Heizung“ übernehmen: Schnelle Wasserstoffatome, die in das Plasma hineingeschossen werden, geben über Stöße ihre Energie an die Plasmateilchen ab. Heutige Anlagen erreichen so per Knopfdruck ein Mehrfaches der Sonnentemperatur.

Die Großanlage ITER stellt neue Anforderungen an das bewährte Verfahren: Zum Beispiel müssen die Teilchen drei- bis viermal schneller sein als bisher, damit sie tief genug in das voluminöse Plasma eindringen können. Und der Querschnitt der beiden Teilchenstrahlen soll etwa türgroß sein. „Ein Riesenschritt“ führt von den heute genutzten Anlagen mit etwa tellergroßen Strahlquerschnitt in diese Größenordnung, sagt Dr. Peter Franzen vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.

ELISE im Entwurf (Grafik: IPP)

Eine hier entwickelte neuartige Teilchenquelle wurde 2007 in den ITER-Entwurf übernommen. Auch der Auftrag zur Anpassung an die ITER-Anforderungen ging an das Institut, wozu in den vergangenen drei Jahren der Teststand ELISE (Extraction from a Large Ion Source Experiment) in Garching aufgebaut wurde. Hier arbeitet man nun zwei Jahre lang an einer Quelle, die bereits halb so groß ist wie die spätere ITER-Quelle und wird prüfen, ob die neue Ionenquelle den geforderten Teilchenstrahl erzeugen kann. Das System in Originalgröße wird anschließend das italienische Fusionsinstitut der ENEA in Padua untersuchen. ELISE und ihr italienischer Nachfolger sind fest in den ITER-Zeitplan eingebaut: Ab dem ersten Betriebstag des Testreaktors muss die Neutralteilchen-Heizung funktionieren.

imi