Kernfusion: Deutscher Reaktor Wendelstein 7-X stellt neue Rekorde auf

Von Juli bis November lief an der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald eine neue Runde Experimente. Nun liegen die Ergebnisse vor, unter denen sich ein paar neue Rekorde finden. Nach den letzten Upgrades konnte die Anlage die bisher höchste Energiedichte und die längste Plasma-Entladungsdauer produzieren, die je bei einer Anlage vom Typ Stellator gemessen wurden. Inzwischen hat die nächste Runde des schrittweisen Ausbaus der Anlage begonnen, nach der neue Rekorde erreicht werden sollen.

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15 Jahre Bauzeit für den weltweit größten Stellarator

Wie andere experimentelle Reaktoren für Kernfusion, wurde der Wendelstein X-7 entworfen, um die Reaktion nachzuahmen, die innerhalb von Sternen wie etwa unserer Sonne stattfindet. Mit Hilfe magnetischer Felder wird heißes Plasma lange genug fixiert, um die Fusion von Atomkernen in seinem Inneren zu ermöglichen. Dabei werden große Mengen Energie freigesetzt.

Jedoch ist es alles andere als leicht, das Plasma mit magnetischen Feldern in Position zu halten – speziell wenn es Temperaturen erreicht, die über denen der Sonne liegen. Eine zeitlang waren sogenannte Tokamak-Reaktoren das Mittel der Wahl, vergleichsweise einfache Reaktoren, in denen der Plasmastrom in einer rundlichen Kammer fixiert wird. Beim Wendelstein 7-X handelt es sich dagegen um einen sogenannten Stellarator. Seine Plasmakammer hat eine hochkomplexe Form und nutzt 50 supraleitende Magnetspulen, um das Plasma in einem irregulär geformten Magnetfeld zu fixieren. So soll verhindert werden, dass das Plasma die Wände der Kammern berührt und kollabiert.

Die Idee von einem Stellarator entstand in Princeton in den 1950er-Jahren. Bis allerdings der erste dieser Reaktoren wirklich gebaut wurde, verging noch einige Zeit. Der Wendelstein 7-X hatte eine Bauzeit von 15 Jahren und ist der größte und fortschrittlichste Stellarator-Reaktor der Welt.

Neue Rekordwerte im Wendelstein 7-X

Die erste Runde von Experimenten im Wendelstein 7-X begann im Dezember 2015, und seitdem konnten die Forscher des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik erhebliche Fortschritte verzeichnen. In der gerade beendeten Runde konnten die Forscher das Plasma mehr als 100 Sekunden stabil halten – ein neuer Rekord für diese Art Stellarator. Außerdem berichten die Wissenschaftler von einer bisher nicht erreichten Energiedichte. Die erreichte Plasmadichte betrug 2 x 10²⁰ Partikel pro Kubikmeter, was nach Aussage der Forscher ausreichen würde, um ein kleines Kraftwerk zu betreiben. Der Energiegehalt des Plasmas überstieg erstmals 1 Megajoule, ohne dass die Wände der Kammer zu heiß wurden. Die Plasmatemperatur erreichte 20 Millionen Grad Celsius und überstieg so die Temperatur der Sonne (15 Millionen Grad).

„ Glückwunsch an das Team des Wendelstein 7-X zu dem neuen Weltrekord. Der Weg ist richtig – so konnten wichtige Erkenntnisse für den künftigen Einsatz von Fusionskraftwerken gewonnen werden. Fusionsenergie könnte neben den Erneuerbaren Energien DIE Energiequelle der Zukunft sein. Die Forscher in Greifswald haben mit ihrer Arbeit dazu einen wichtigen Schritt getan. Ich wünsche dem Team viel Erfolg auch bei seinen weiteren Arbeiten„, äußerte sich Bundesforschungsministerin Anja Karliczek zu den Ergebnissen der Forscher.

Nachdem die Experimente nun beendet sind, läuft aktuell die nächste Ausbauphase des Wendelstein X-7. Dabei werden in den kommenden zwei Jahren die aktuell verbauten Graphitplatten des Divertors durch wassergekühlte Elemente aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff ersetzt. Ziel der Forscher ist es, das Plasma im Inneren des Reaktors für 30 Minuten stabil zu halten und so zu überprüfen, ob der Wendelstein 7-X auch im Dauerbetrieb laufen kann.

via Max-Planck-Institut für Plasmaphysik