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Fusionsanlage Wendelstein 7-X: Zweite Experimentierrunde hat begonnen

Ertüchtigt für höhere Heizleistung und längere Pulse geht die Fusionsanlage vom Typ Stellerator – Wendelstein 7-X – nach fünfzehnmonatiger Umbauphase wieder in Betrieb.

Plasmagefäß Bildquelle: © IPP, Jan Michael Hosan

Blick in das mit Grafitkacheln verkleidete Plasmagefäß

In der Fusionsanlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald wurden während der Pause seit März letzten Jahres 8000 Wandkacheln und zehn »Divertor«-Module aus Grafit im Plasmagefäß der Fusionsanlage montiert. Damit werden die Gefäßwände für die in künftigen Experimenten erwarteten hohen Temperaturen und bis zu zehn Sekunden langen Plasmaentladungen ertüchtigt.

Der aus Kachelstreifen aufgebaute, Dichte und Reinheit des Plasmas regulierenden Divertor folgt der Kontur des Plasmarandes. Die Kacheln schützen diejenigen Wandbereiche, auf die entweichende Teilchen aus dem Rand des Plasmaringes gezielt gelenkt werden. Hier werden auch unerwünschte Verunreinigungen mit den auftreffenden Teilchen neutralisiert und abgepumpt.

Plasmaentladung Bildquelle: © IPP/Wigner RCP

Plasmaentladung im aufgerüsteten Gefäß (eingefärbtes Schwarz-Weiß-Foto)

Erstmals ist jetzt in Greifswald das Verhältnis von Divertorfläche zu Plasmavolumen kraftwerksähnlich. »Wir sind deshalb sehr gespannt, nun erstmals untersuchen zu können, ob das Divertorkonzept eines optimierten Stellarators wirklich gut funktioniert«, sagt Projektleiter Professor Thomas Klinger.

Neue Messinstrumente zur Überprüfung der Turbulenz im Plasma erlauben erstmals eine Abschätzung des magnetischen Einschlusses und der Wärmeisolation des Plasmas, Parameter, die über die Wirtschaftlichkeit der Anlage entscheiden.

»Wir werden zum ersten Mal prüfen können, ob die vielversprechenden Vorhersagen der Theorie für einen vollständig optimierten Stellarator richtig sind. Im Vergleich zu bisherigen Anlagen lässt sie nämlich für Wendelstein 7-X ganz neue, womöglich sogar bessere Verhältnisse erwarten«, so Thomas Klinger.

Mit den nun für die Mikrowellen-Heizung des Plasmas einsatzbereiten zehn Mikrowellensendern ist es außerdem möglich, Energiedurchsatz und Dichte der Plasmen von zuletzt vier Megajoule sukzessive auf kraftwerksähnliche 80 Megajoule zu steigern. Das ermöglicht durch eine höhere Dichte des Plasmas erstmals einen effektiven Energieaustausch zwischen Elektronen und Ionen.

Statt bislang 100 Millionen Grad heißer Elektronen und 10 Millionen Grad »kalter« Ionen sollen die neuen Plasmen Elektronen und Ionen mit fast identischen 70 Millionen Grad beinhalten, wodurch sich die Wärmeisolation des Plasmas verbessern soll.

Die Wärmeisolation war bezogen auf die Anlagengröße bisher nur oberer Durchschnitt und sollte nun aufgrund der Optimierungen von Wendelstein 7-X erheblich besser werden. Für Thomas Klinger wird es »sehr spannend«.