Auf dem langen Weg zur Kernfusion: Plasma-Erzeugung in Greifswald geglückt

München/Greifswald - In der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald (Mecklenburg-Vorpommern) ist das erste Helium-Plasma erzeugt worden. Wendelstein 7-X soll die Kraftwerkseignung dieses Bautyps untersuchen. Ziel ist es, ähnlich wie die Sonne, aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie zu gewinnen. Allerdings ist die Energiegewinnung in Greifswald nicht vorgesehen.

Wendelstein 7-X ist die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator. Nach neun Jahren Bauzeit und über einer Million Montagestunden wurde im April 2014 die Hauptmontage von Wendelstein 7-X abgeschlossen. Nun ist in einem ersten Versuch die Erzeugung eines Helium-Plasmas gelungen. Die Forscher sind zufrieden.

Eigentliches Untersuchungsobjekt ist ein Wasserstoff-Plasma

In Greifswald liefen laut IPP seit April 2014 die Betriebsvorbereitungen für diesen Versuch. Nacheinander wurden alle technischen Systeme wie das Vakuum in den Gefäßen, das Kühlsystem, die supraleitenden Spulen, das von ihnen erzeugte Magnetfeld, das Steuersystem sowie die Heizapparaturen und Messgeräte geprüft. Am heutigen Donnerstag (10.12.2015) fuhr die Betriebsmannschaft das Magnetfeld hoch und startete die computergeregelte Experiment-Steuerung. Sie speiste rund ein Milligramm Heliumgas in das ausgepumpte Plasmagefäß ein, schaltete die Mikrowellenheizung für einen kurzen 1,8 Megawatt-Puls an – und im Visier der eingebauten Kameras und Messgeräte zeigte sich das erste Plasma. „Wir beginnen mit einem Plasma aus dem Edelgas Helium. Erst im nächsten Jahr wechseln wir zu dem eigentlichen Untersuchungsobjekt, einem Wasserstoff-Plasma“, erläutert Projektleiter Professor Dr. Thomas Klinger: „Denn mit Helium ist der Plasmazustand leichter zu erreichen. Außerdem können wir mit Helium-Plasmen die Oberfläche des Plasmagefäßes reinigen“.

Temperatur von einer Million Grad erreicht

Das erste Plasma in der Maschine dauerte eine Zehntel-Sekunde und erreichte eine Temperatur von rund einer Million Grad. Ziel der Fusionsforschung ist es, ein klima- und umweltfreundliches Kraftwerk zu entwickeln. Ähnlich wie die Sonne soll es aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnen. Um das Fusionsfeuer zünden zu können werden Temperaturen von über 100 Millionen Grad benötigt. Dennoch sind die Forscher mit diesem ersten Versuch „sehr zufrieden“. Dr. Hans-Stephan Bosch, dessen Bereich für den Betrieb von Wendelstein 7-X zuständig ist, sagte: „Alles lief wie vorgesehen“. Als nächstes will man die Dauer der Plasmaentladungen verlängern und untersuchen, wie die Helium-Plasmen durch Mikrowellen am besten zu erzeugen und aufzuheizen sind. Nach einer Pause zum Jahreswechsel geht es im Januar mit Einschlussstudien weiter, die das erste Plasma aus Wasserstoff vorbereiten.

Wendelstein 7-X wird keine Energie erzeugen – Beweis der Kraftwerks-Tauglichkeit

Um das Plasma nicht an den Gefässwänden abzukühlen, wird es von Magnetfeldern gehalten und schwebt nahezu berührungsfrei im Inneren einer Vakuumkammer. Für den magnetischen Käfig haben sich zwei verschiedene Bauweisen durchgesetzt, Tokamak und Stellarator. Beide Anlagentypen werden im IPP untersucht: In Garching läuft der Tokamak ASDEX Upgrade, in Greifswald seit heute der Stellarator Wendelstein 7-X. Gegenwärtig traut man nur einem Tokamak – dem internationalen Testreaktor ITER, der in weltweiter Zusammenarbeit zurzeit in Cadarache aufgebaut wird – ein energielieferndes Plasma zu. Wendelstein 7-X, die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, wird laut IPP keine Energie erzeugen. Trotzdem soll die Anlage beweisen, dass auch Stellaratoren kraftwerkstauglich sind. Das wesentliche Plus der Stellaratoren liege in der Fähigkeit zum Dauerbetrieb. Die von Bund, Land und EU getragenen Investitionskosten für Wendelstein 7-X beliefen sich auf 370 Millionen Euro. Die Bauteile fertigten Firmen in ganz Europa.

Quelle: IWR Online

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