Stellarator-Rekord für Wendelstein 7-X       

Seit September letzten Jahres ist das Plasmagefäß der Fusionsanlage Wendelstein 7-X mit einer Innenverkleidung ausgerüstet. „Die ersten Erfahrungen mit den neuen Wandelementen sind ausgesprochen positiv“, fasst jetzt Professor Dr. Thomas Sunn Pedersen vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald die bisherigen Ergebnisse zusammen.

Blick in das Plasmagefäß (Foto: IPP, Jan Michael Hosan)

Waren in der Anlage am Ende der ersten Experimentierkampagne Pulsdauern von sechs Sekunden zu erreichen (siehe Energie-Perspektiven 2/17), sind nun in dem mit Kacheln aus Grafit geschützten Gefäß bis zu 26 Sekunden lange Plasmen möglich. Bis zu 75 Megajoule Heizenergie konnten in das Plasma eingespeist werden – 18 Mal mehr als in der ersten Betriebsrunde.

Damit wurde ein Rekordwert für das „Fusionsprodukt“ aus Ionentemperatur, Plasmadichte und Energieeinschlusszeit – ein Maß für die Wärmeisolierung – erreicht. Es gibt an, wie nahe man den Reaktorwerten für ein brennendes Plasma kommt. Bei rund 40 Millionen Grad Ionentemperatur hat Wendelstein 7-X ein Fusionsprodukt von gut 6 x 10²⁶ Grad mal Sekunde pro Kubikmeter erreicht – weltweiter Stellarator-Rekord. Dies deutet darauf hin, dass die Wendelstein 7-X zugrundeliegende rechnerische Optimierung greift.

Stellarator-Weltrekord für das „Fusionsprodukt“ (Grafik: IPP)

Dass sie auch in weiterer Hinsicht Wirkung zeigt, lässt die jetzt abgeschlossene Auswertung von Messdaten aus der ersten Experimentierkampagne von Dezember 2015 bis März 2016 vermuten: Danach verhält sich auch der sogenannte Bootstrap-Strom wie gewünscht. Dieser elektrische Strom wird von Druckunterschieden im Plasma hervorgerufen und könnte das maßgeschneiderte Magnetfeld verformen. Er sollte in Stellaratoren daher so klein wie möglich sein. Dass dies in der optimierten Feldgeometrie tatsächlich gelungen ist, hat die Analyse nun bestätigt. „Damit konnte bereits die erste Experimentkampagne wichtige Aspekte der Optimierung verifizieren“, sagt Fusionsforscher Dr. Andreas Dinklage: „Eine genauere und systematische Evaluierung wird in künftigen Experimenten bei deutlich höherer Heizleistung und höherem Plasmadruck folgen“.

Wendelstein 7-X, die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, soll zeigen, dass Stellaratoren kraftwerkstauglich sind. Ein späteres Fusionskraftwerk soll, ähnlich wie die Sonne, aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnen.  

imi

Originalveröffentlichung:
Andreas Dinklage et al.
Magnetic configuration effects on the Wendelstein 7-X stellarator.
In: Nature Physics, 21. Mai 2018,
https://doi.org/10.1038/s41567-018-0141-9