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Ausgabe 01/2016
Fusionsforschung

Erste Experimente mit Wendelstein 7-X      

Anfang Februar wurde in der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald das erste Wasserstoff-Plasma erzeugt. Damit hat – nach dem Start der Anlage mit einem Helium-Plasma Anfang Dezember 2015 – der wissenschaftliche Experimentierbetrieb begonnen. Wendelstein 7-X, die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, soll die Kraftwerkseignung dieses Bautyps untersuchen.


Das erste Wasserstoff-Plasma in Wendelstein 7-X 
(Foto: IPP)

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Seit dem Betriebsstart wurden – vor allem zum Reinigen des Plasmagefäßes – mehr als 300 Entladungen mit dem Edelgas Helium erzeugt. Danach war alles bereit für den nächsten Schritt – den Wechsel von Plasmen aus Helium zu Wasserstoff, dem eigentlichen Untersuchungsobjekt. Im Rahmen eines Festakts verwandelte ein 2-Megawatt-Puls der Mikrowellenheizung auf Knopfdruck von Bundeskanzlerin Dr. Angela Merkel eine winzige Menge Wasserstoff-Gas in ein ultradünnes, extrem heißes Wasserstoff-Plasma.

Die erste Experimentierphase lief wie geplant bis Mitte März. Mit den Resultaten waren die Physiker sehr zufrieden: Je sauberer das Plasmagefäß wurde, desto länger wurden die Plasmapulse, am Ende über fünf Sekunden lang. Die sechs Sender der Mikrowellenheizung funktionierten zuverlässig und lieferten bis zu fünf Megawatt Heizleistung. Damit wurden Elektronentemperaturen bis zu 90 Millionen Grad Celsius erreicht, etwa 20 Millionen Grad für die Ionen.


Die Fusionsanlage Wendelstein 7-X
(Foto: IPP)

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Inzwischen ist das Plasmagefäß wieder geöffnet, um Kohlenstoffkacheln zum Schutz der Gefäßwände zu montieren: „Danach werden höhere Heizleistungen, höhere Temperaturen und längere Entladungen bis zu zehn Sekunden möglich“, erläutert Projektleiter Professor Klinger. Stufenweise sind weitere Ausbauten geplant, bis in etwa vier Jahren in 30 Minuten langen Entladungen bei voller Heizleistung von 20 Megawatt geprüft werden kann, ob Wendelstein 7-X seine Ziele erfüllt.

Hintergrund
Ein späteres Fusionskraftwerk soll, ähnlich wie die Sonne, aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnen. Zum Zünden der Fusion muss der Brennstoff, ein Wasserstoffplasma, in Magnetfeldern eingeschlossen und auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Ein Energie lieferndes Fusionsfeuer wird Wendelstein 7-X allerdings nicht anstreben. Dies ist das Ziel des internationalen Fusionstestreaktors ITER, einer deutlich größeren Anlage vom Bautyp Tokamak, die zurzeit in Cadarache in Südfrankreich entsteht. Trotzdem soll Wendelstein 7-X beweisen, dass auch Stellaratoren kraftwerkstauglich sind und mit 30 Minuten langen Entladungen das wesentliche Plus der Stellaratoren vorführen, die Fähigkeit zum Dauerbetrieb. Tokamaks dagegen können ohne aufwändige Zusatzmaßnahmen nur in Pulsen arbeiten. 

imi