Stapellauf für Wendelstein-7-X

Die Montagearbeiten am Fusionsexperimet Wendelstein 7-X sind nun weitgehend abgeschlossen (Quelle: IPP, B. Ludewig)

Die Montagearbeiten am Fusionsexperimet Wendelstein 7-X sind nun weitgehend abgeschlossen (Quelle: IPP, B. Ludewig)

Fast zwanzig Jahre nach dem offiziellen Projektbeginn und zehn Jahre nach der Anlieferung der ersten Komponenten beginnen nun am Fusions­experiment Wendelstein 7-X in Greifswald die Vorbereitungen für den Betrieb. Hat das Konzept des Stellarators das Potenzial für ein Fusions­kraftwerk? Lässt sich damit ein dauerhafter Betrieb erreichen? Welche Vor- und Nachteile hat dieses Konzept gegenüber einem Tokamak wie ITER, der derzeit im franzö­sischen Cadarache entsteht? Diese zentralen Fragen soll Wendelstein 7-X ab Mitte 2015 beantworten.

Zum Abschluss der Montagearbeiten hatte das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) am 20. Mai zu einem Festakt eingeladen. „Wie bei einem Stapellauf lassen wir heute das Schiff zu Wasser“, sagte der Projekt­verantwortliche Thomas Klinger vor einigen hundert Gästen, darunter Bundes­forschungs­ministerin Johanna Wanka und EU-Energiekommissar Günter Oettinger, „aber bis das Schiff wirklich fährt, ist noch viel zu tun.“

Die Crux bei allen Fusions­experimenten besteht darin, das hundert Millionen Grad heiße Plasma, in dem die Fusions­reaktionen stattfinden, mit Magnet­feldern so einzuschließen, dass es mit dem ringförmigen Plasmagefäß nicht in Berührung kommt. Wie diese Felder erzeugt werden, darin unterscheiden sich die beiden grundsätzlich unterschiedlichen Konzepte für Fusions­experimente: Beim Stellarator legen äußere Spulen das komplette Feld fest, während beim Tokamak das Feld sowohl durch äußere Spulen als auch durch einen Strom im Plasma selbst entsteht.

Der Tokamak hat daher zwar die einfache Form eines Donuts, eignet sich jedoch nicht für den Dauerbetrieb. Im Gegensatz dazu sind beim Stellarator sowohl Plasmagefäß als auch die Magnetspulen sehr kompliziert geformt. Überhaupt waren die Anforderungen beim Bau des über 700 Tonnen schweren Wendelstein 7-X enorm: Auf engstem Raum ballen sich Hochvakuum-, Hochspannungs- und Tief­temperatur­technik. „Wir haben uns immer an der Grenze des techno­logisch Machbaren bewegt“, sagte IPP-Direktorin Sibylle Günter.

In den kommenden Wochen wird zunächst das äußere Stahlgefäß evakuiert, zur thermischen Isolierung der darin befindlichen siebzig supraleitenden Spulen, die anschließend mit flüssigem Helium gekühlt werden. Wenn Anfang 2015 auch das Plasma­gefäß evakuiert ist, folgt das Hochfahren der Magnete auf ein Feld von zweieinhalb Tesla. Erst dann kann sich zeigen, ob die am Computer entworfenen Spulen exakt das berechnete Feld mit den gewünschten Eigenschaften erzeugen. Mitte 2015 sollen die ersten Experimente mit einem Wasserstoff­plasma bei geringer Heizleistung beginnen. Experimente mit Deuterium und höherer Heizleistung sind erst einige Jahre später vorgesehen. Im Gegensatz zu ITER ist Wendelstein 7-X aber nicht dafür ausgelegt, ein energie­verstärkendes Plasma zu erzeugen – dafür ist das Plasma­volumen von dreißig Kubikmetern zu klein.

Das IPP ist nun das einzige Institut weltweit, das beide Fusions­konzepte mit eigenen Experimenten untersucht. Angesichts der langen Zeitskalen in der Fusions­forschung und der Tatsache, dass „manche die Geduld verlieren“, betonte Günter die bislang erreichten Erfolge: „Wenn man alle notwendigen Bedingungen in einem Erfolgs­parameter zusammenfasst, dann haben wir seit dem Beginn der Fusions­forschung einen Faktor 100.000 erreicht und ein Faktor 10 fehlt uns noch“. (Quelle: Physik Journal)

Link: Webseite des IPP zu Wendelstein 7-X

Weitere Beiträge: Nachrichten zum Thema Fusionsenergie auf energyviews.de • S. Jorda, Ein komplexes Feld, Physik Journal März 2012, S. 26

 

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