Wendelstein 7-X – zweite Experimentrunde       

Rekordergebnisse hat die zweite Experimentierrunde an Wendelstein 7-X gebracht, darunter langlebige Plasmen bis zu 100 Sekunden Dauer. Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald, die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, soll die Kraftwerkseignung dieser Bauart untersuchen.

Blick in das Plasmagefäß der Fusionsanlage Wendelstein 7-X (Foto: IPP, Bernhard Ludewig)

Im Verlauf der schrittweisen Aufrüstung von Wendelstein 7-X wurde das Plasmagefäß seit September letzten Jahres mit einer Innenverkleidung ausgestattet. Kacheln aus Grafit schützen seither die Gefäßwände. Hinzu kam der Divertor, mit dem sich Reinheit und Dichte des Plasmas regeln lassen. In zehn Streifen an der Wand des Plasma­gefäßes folgen die Divertor-Kacheln der Kontur des Plasmarandes. Sie bedecken speziell die Wandbereiche, auf die Teilchen aus dem Rand des Plasmas gelenkt werden. Nach drei Monaten des Experimentierens wurden neue Messgeräte und Heizsysteme installiert. Ab Juli wurden die Experimente wieder aufgenommen.

Hatte der Divertor bereits zuvor seine gute Wirkung gezeigt (siehe Energie-Perspektiven 2/2018), so konnten die Plasmawerte mit der aufgestockten Plasmaheizung und gereinigten Gefäßwänden jetzt deutlich gesteigert werden. Die neu installierte Neutralteilchen-Heizung schießt schnelle Wasserstoffatome in das Plasma hinein, die ihre Energie über Stöße an die Plasmateilchen abgeben. Das Ergebnis waren hohe Plasmadichten bis zu 2 x 10²⁰ Teilchen pro Kubikmeter – Werte, wie sie für ein künftiges Kraftwerk ausreichen. Zugleich erreichten die Ionen und Elektronen des Wasserstoff-Plasmas die beachtliche Temperatur von 20 Millionen Grad Celsius.

Das Rekordplasma mit einem Energieinhalt von über einem Megajoule (Foto: IPP, Wigner RCP)

Stellarator-Rekordwerte konnte Wendelstein 7-X für die im Plasma gespeicherte Energie erzielen: Mit starker Mikrowellen-Heizung überstieg der Energieinhalt des Plasmas erstmalig ein Megajoule, ohne dass die Gefäß­wand zu heiß wurde. Bei guten Plasma­kenn­größen gelangen zudem langlebige Plasmen von 100 Sekunden Dauer – eben­falls einer der bislang besten Stellarator-Werte.

Inzwischen hat die nächste Ausbaurunde begonnen. Um die Heizenergie weiter steigern zu können, ohne die Gefäßwand zu überlasten, werden in den kommenden zwei Jahren die jetzigen Grafitplatten des Divertors durch wassergekühlte Elemente ersetzt. So ausgerüstet, wird man sich schrittweise an 30 Minuten andauernde Plasmen heranarbeiten. Dann lässt sich prüfen, ob Wendelstein 7-X seine Optimierungsziele auch im Dauerbetrieb – dem wesentlichen Plus der Stellaratoren – erfüllen kann.  

imi