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Wendelstein 7-X: Fusionsanlage erzeugt erstes Helium-Plasma

Die experimentelle Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Greifswald hat – für den Bruchteil einer Sekunde – das erste Helium-Plasma erzeugt. Die weltweit größte Versuchsanlage vom Typ Stellerator will im nächsten Jahr Wasserstoff-Plasma erzeugen und mittelfristig die Eignung der Technologie zur Energieerzeugung prüfen.

Stellerator Plasma Bildquelle: © IPP Greifswald

Für eine Zehntelsekunde wurde im Greifswalder Versuchs-Stellerator Helium-Plasma erzeugt.

Seit 2014, nach 114 Mannjahren Montagezeit, die Versuchsfusionsanlage Wendelstein 7-X in Greifswald errichtet war, liefen die Systemtests an den Komponenten, dem Vakuum in den Gefäßen, den supraleitenden Spulen, dem Kühlsystem, dem Steuersystem, dem erzeugten Magnetfeld sowie Heizapparaturen und Messgeräten.

 Am 10. Dezember wurde ca. ein Milligramm Heliumgas in das leergepumpte Plasmagefäß eingeleitet und die Mikrowellenheizung für einen 1,3 Megawatt-Puls angeschaltet. Für eine Zehntelsekunde registrierten die Kameras und Messgeräte das erste Helium-Plasma, das eine Temperatur von ca. 1 Million Grad erreichte. Dr. Hans-Stephan Bosch, zuständig für den Betrieb von Wendelstein 7-X war zufrieden: »Alles lief wie vorgesehen.« Im nächsten Schritt soll die Dauer der Plasmaentladungen verlängert und optimierte Verfahren zur Erzeugung und Aufheizung des Helium-Plasmas durch Mikrowellen entwickelt werden.

Stellerator Plasma Bildquelle: © IPP Greifswald

Zum Vergleich: Aufnahme im gleichen Blickwinkel in das leere Plasmagefäß, aufgenommen mit einer im Gefäß eingebauten Kamera. Aus wissenschaftlichen Gründen wurde eine Schwarz-Weiß-Kamera gewählt: Sie ist schneller, lichtempfindlicher und liefert Bilder in höherer Auflösung als eine Farbkamera.

 

Um die Fusion von Atomkernen mit einem Überschuss an Energie einzuleiten, muss das Plasma eine Temperatur von 100 Millionen Grad erreichen. Damit das ionisierte Gas nicht mit den Gefäßwänden in Berührung kommt, wird es von Magnetfeldern berührungsfrei im inneren einer Vakuumkammer gehalten. Das Max Planck Institut für Plasmaphysik (IPP) untersucht die beiden vielversprechendsten Bauweisen des magnetischen Käfigs, den Stellerator und den Tokamak. In Greifswald wird der Stellerator Wendelstein 7-X getestet, in Garching der Tokamak ASDEX Upgrade betrieben.

 

Stellerator Plasma Bildquelle: © IPP Greifswald, Thorsten Bräuer

Ansicht der Fusionsanlage Wendelstein X-7

Die Greifswalder Anlage wird keine Energie erzeugen, sondern dient dem Nachweis, dass die Qualität von Plasmagleichgewicht und –einschluss erstmals der eines Tokamaks gleichwertig ist. Langfristig soll die Kraftwerkstauglichkeit der Technologie getestet werden. Mit der Fähigkeit zu 30 Minuten langen Entladungen besitzt das Stellerator-Prinzip theoretisch einen großen Vorteil gegenüber Tokamaks, die ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen lediglich in Pulsen arbeiten können.