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Stellerator Wendelstein 7-X erfolgreich: Zweite Experimentierrunde der Fusionsanlage schließt mit Rekorden

Die in der Experimentierrunde von Juli bis November erzielten Plasma-Dichten und Energiegehalte sowie Entladungsdauern in Wendelstein 7-X erreichten jeweils Rekordwerte. Jetzt wird die Fusionforschungsanlage vom Typ Stellerator für noch größere Heizleistungen und längere Entladungen ertüchtigt.

Plasmagefäß Bildquelle: © IPP, Jan Michael Hosan

Blick in das Plasmagefäß der Fusionsanlage Wendelstein 7-X.

Im Rahmen seiner sukzessiven Ertüchtigung erhielt das Plasmagefäß von Wendelstein 7-X im vergangenen September eine Verkleidung aus Grafit-Kacheln sowie einen sogenannten Divertor, der die Regelung der Reinheit und Dichte des Plasmas ermöglicht. In zehn breiten Streifen der Gefäßwand folgen die Divertor-Kacheln der Kontur des Plasmarandes. Auf sie werden Teilchen aus dem Rand  des Plasmas gezielt gelenkt. Von Ende 2017 an wurden u.a. neue Messgeräte und Heizsysteme installiert, sodass ab Juli 2018 eine neue Experimentierrunde beginnen konnte.

Plasma Bildquelle: © IPP, Wigner RCP

Das Rekordplasma mit einem Energieinhalt von über einem Megajoule.

Die neu installierte Neutralteilchen-Heizung schießt schnelle Wasserstoffatome in das Plasma, die Energie in Stößen an Plasmateilchen abgeben. Dabei wurden Plasmadichten von bis zu 2x1020 Teilchen pro Kubikmeter erreicht, Werte, die bereits für einen künftigen Kraftwerksbetrieb ausreichen. Die Ionen und Elektronen des Wasserstoff-Plasmas erreichten dabei die Rekordtemperatur von 20 Millionen Grad Celsius.

Dank der starken Mikrowellen-Heizung erreichte der Energiegehalt des Plasmas mit einem Megajoule einen neuen Rekordwert, ohne, dass die Gefäßwand zu heiß wurde. Zudem gelangen Plasmen von 100 Sekunden Dauer, was zu den besten bislang erreichten Stellerator-Werten zählt.

In der jetzt laufenden Ausbaurunde werden die Graphitplatten des Divertors durch wassergekühlte Elemente aus kohlenstofffaserverstärktem Kohlenstoff ersetzt. Mit diesen möchte man perspektivisch Plasmen mit einer Dauer von 30 Minuten erzeugen. Dann kann überprüft werden, ob der Wendelstein 7-X die Optimierungsziele auch im Dauerbetrieb erreicht, dem vermuteten wesentlichen Vorteil der Stelleratoren gegenüber dem Konzept der Tokamaks, das im britannischen Culham im Joint European Torus (JET) und im französischen Cadarache im Projekt ITER erforscht wird.