Plasmaphysik Kernfusionsexperiment Wendelstein 7-X in Betrieb

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Die Versuchsanlage in Greifswald hat nach zehn Jahren Bau und Montage den ersten Test bestanden und Plasma produziert. Die Testanlage ist allerdings nicht zur Energieerzeugung gebaut.

Ein farbig aufbereitetes Computerbild zeigt das erste Plasma aus der Kernfusionsforschungsanlage „Wendelstein 7-X“am Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald. Foto: dpa
Ein farbig aufbereitetes Computerbild zeigt das erste Plasma aus der Kernfusionsforschungsanlage „Wendelstein 7-X“am Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald. Foto: dpa

Stuttgart - Neun Jahre Aufbau und mehr als ein Jahr Vorbereitung – die rund eine Milliarde Euro teure Testanlage Wendelstein 7-X im Standort Greifswald des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik hat seit Mittwoch die Betriebsgenehmigung. Schon am nächsten Tag schritt die Betriebsmannschaft zur Tat: Das Plasmagefäß, eine reifenähnliche Struktur von 3,5 Meter Höhe und 30 Kubikmeter Fassungsvermögen, war leer gepumpt, die gewaltigen Magnete auf Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gekühlt. Ein Milligramm Heliumgas wurde in das Riesengefäß eingespeist, dann verpasste ein kurzer Puls einer Mikrowellenheizung mit einer Energie von 1,8 Megawatt dem Gas einen Hitzeschock. Das Ergebnis stellte sich wie erwartet ein: Atomkerne und Elektronen trennten sich durch den Energieimpuls, es entstand das erste Plasma. Wendelstein 7-X funktionierte auf Anhieb.

Die Anlage in Greifswald ist nur eine von mehreren weltweit, in denen darauf hingearbeitet wird, eines Tages auf der Erde Energie nach dem Vorbild der Sonne zu erzeugen. Im Unterschied zu Kernkraftwerken gewinnt die Sonne ihre Energie aus der Verschmelzung der Kerne leichter Atome wie Wasserstoff. Im Inneren der Sonne herrscht allerdings ein Druck von zehn Milliarden irdischen Atmosphären – eine Unmöglichkeit auf der Erde. Fusionsforscher arbeiten deshalb mit extremen Temperaturen: Sie wollen das Fusionsfeuer in Plasmen von 100 Millionen Grad zum Zünden bringen. Festhalten lässt sich so eine heiße Atomsuppe nur mit Magnetkräften.

Komplizierte, verschlungene Magnete halten den Plasma-Pudding in Form

Technisch werden zwei Arten des Magneteinschlusses verfolgt; beide arbeiten mit reifenförmigen Brennkammern, auch Torus genannt. Wendelstein 7-X ist ein sogenannter Stellarator: Komplizierte, verschlungene Magnete sollen den Plasma-Pudding in Form halten. Ein Tokamak dagegen, wie er derzeit unter dem Namen Iter in Cadarache in Südfrankreich gebaut wird, ist von einfacheren Magneten umgeben und ergänzt deren Wirkung durch elektrische Ströme im Plasma. Die Tokamak-Technik ist weiter entwickelt, kann aber nach derzeitigem Stand Energie nur in kurzen Pulsen erzeugen. Der Stellarator verspricht, kontinuierlich laufen zu können.

Wendelstein 7-X soll genau das testen: Dauer und Qualität des Plasma-Einschlusses im Torus. Er soll das Plasma rund 30 Minuten aufrechterhalten. Verschiedene Plasmen werden getestet: Nach ersten Versuchen mit Helium soll ab Januar Wasserstoff folgen, und spätestens 2020 auch schwerer Wasserstoff (Deuterium). Die Testanlage ist nicht zur Energieerzeugung gebaut. Ein Fusionskraftwerk – wenn es das, wie die Befürworter seit Jahrzehnten versprechen, in fünfzig Jahren geben sollte – wird dazu ein Gemisch aus Deuterium und Tritium, dem noch schwereren, radioaktiven Wasserstoff, nutzen. Iter soll eines Tages beweisen, dass das funktioniert.