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Fusionsanlage Wendelstein 7-X : Sonnenfeuer mit Wasserstoffplasma entzündet

Der Stellerator und seinen Magnetspulen
Der Stellerator und seinen Magnetspulen : Bild: IPP

Bislang traut man diese Fähigkeit nur einem sogenannten Tokamak wie dem internationalen Testreaktor Iter zu, der zurzeit im südfranzösischen Cadarache im Entstehen ist. Damit es in einer Fusionsanlage überhaupt zur kontrollierten Verschmelzung von Wasserstoffkernen kommen kann, muss ein mindestens 100 Millionen Grad heißes Plasma aus Deuterium und Tritium mit starken Magnetfeldern eine Zeitlang so eingeschlossen werden, dass es nicht mit den Gefäßwänden in Kontakt kommt. Ein Tokamak wie Iter kann wegen seiner speziellen Eigenschaften allerdings nur gepulst betrieben werden. Der Stellarator ist wegen der besonderen Form seiner Magnete, die das heiße Plasma in der Schwebe halten, für den Dauerbetrieb geeignet, was für ein künftiges Kraftwerk von Vorteil wäre.

Der Trick mit dem verdrillten Magnetfeld

Bau und Montage der 725 Tonnen schweren Anlage haben rund neun Jahre gedauert. Vorausgegangen waren mehrere Jahre Entwicklungsarbeit. Großes Kopfzerbrechen bereitete den Forschern die Konstruktion der Magnetspulen, die das Plasma in der Schwebe halten und jeglichen Kontakt mit der Außenwand unterbinden sollen. Die Magnetspulen eines Stellerators  haben nämlich eine extrem verdrehte Form, die aufwändig am Computer berechnet und simuliert werden musste. Auch die Fertigung der 50 supraleitenden Magnetspulen, die etwa 3,50 Meter hoch sind, gestaltete sich äußerst schwierig  und hat das Projekt um mehrere Jahre verzögert. Die fertigen Spulen wurden nacheinander und in einer bestimmten Reihenfolge auf das torusförmige Plasmagefäß gefädelt und schließlich mit einer Stahlhülle umschlossen.

Nach der Fertigstellung im Sommer 2014 wurden alle Komponenten ein Jahr lang getestet. Nachdem das Landesamt für Gesundheit und Soziales in Mecklenburg-Vorpommern den Betrieb der Forschungsanlage im Anfang Dezember des vergangenen Jahres genehmigt hatte, konnten die Wissenschaftler endlich mit der Forschungsarbeit an  Wendelstein 7-X beginnen.

Als nächstes will man nun die Dauer der Plasmaentladungen verlängern und untersuchen, wie sich die Wasserstoff-Plasmen durch Mikrowellen am effektivsten  erzeugen und aufheizen lassen. Die jetzt begonnene Experimentierphase soll bis Mitte März dauern. Dann wird man das Plasmagefäß öffnen und Kohlenstoffkacheln als Hitzeschutz an die Gefäßinnenwand anbringen. Ebenso will man einen sogenannten Divertor installieren, der Verunreinigungen abführt. „So ausgerüstet, werden höhere Heizleistungen, höhere Temperaturen und längere Entladungen bis zu zehn Sekunden möglich“, erläuterte Thomas Klinger, Projektleiter von Wendelstein 7-X.  Abhängig vom Verlauf der anschließenden Experimente wird man irgendwann dazu übergehen, Deuteriumgas in den Wendelstein 7-X einzuspeisen und mit dem Wasserstoffisotop ebenfalls ein Plasma zu zünden. Das große Ziel ist, erzeugte Plasmen mindestens 30 Minuten lang stabil in der Schwebe zu halten.

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