Längere Wasserstoffpulse 07.07.2016, 13:11 Uhr

So wird der Fusionsreaktor Wendelstein 7-X noch besser

In Sachen Kernfusion wagt der Forschungsreaktor Wendelstein 7-X in Greifswald den nächsten Schritt: Derzeit wird die Anlage aufgerüstet, um längere Pulse erzeugen zu können. Es ist ein weiterer kleiner Schritt hin zur Realisierung eines Traums: unbegrenzte Energie aus Kernfusion.

Das erste Wasserstoffplasma in Wendelstein 7-X dauerte eine viertel Sekunde und erreichte eine Temperatur von rund 80 Millionen °C. Jetzt wird der Reaktor aufgerüstet, um deutlich längere Pulsare erzeugen zu können.

Das erste Wasserstoffplasma in Wendelstein 7-X dauerte eine viertel Sekunde und erreichte eine Temperatur von rund 80 Millionen °C. Jetzt wird der Reaktor aufgerüstet, um deutlich längere Pulsare erzeugen zu können.

Foto: IPP

„Mit den Ergebnissen der ersten Experimentierphase sind wir mehr als zufrieden“, zieht Projektleiter Professor Thomas Klinger vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik eine erste Bilanz der bisherigen Experimente. Die Fusion eines Plasmas aus Wasserstoffatomen mit Helium war in Greifswald erstmals im Februar gelungen.

Damals hatte Bundeskanzlerin Angela Merkel (CDU), selbst Physikerin, den Auslöseknopf dafür betätigt und immerhin eine Viertelsekunde lang das sogenannte Sonnenfeuer leuchten lassen.

Top Stellenangebote

Zur Jobbörse
infraSignal GmbH-Firmenlogo
Projektleiter Steuerkabel (m/w/d) infraSignal GmbH
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Projektingenieur im Brückenbau für Neubau-, Ausbau- und Erhaltungsmaßnahmen (w/m/d) Die Autobahn GmbH des Bundes
Regensburg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Abteilungsleiter (w/m/d) Konstruktiver Ingenieurbau, Lärmschutzbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur (w/m/d) für die Projektleitung von Brücken und Ingenieurbauwerke Die Autobahn GmbH des Bundes
Nürnberg Zum Job 
Die Autobahn GmbH des Bundes-Firmenlogo
Bauingenieur als Projektleiter (w/m/d) Planung Die Autobahn GmbH des Bundes
PFINDER KG-Firmenlogo
Produktentwickler (m/w/d) Zerstörungsfreie Werkstoffprüfung PFINDER KG
Böblingen Zum Job 
Hitzler Ingenieur e.K.-Firmenlogo
Projektleiter im Bau-Projektmanagement (m/w/d) Hitzler Ingenieur e.K.
Düsseldorf Zum Job 
Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH-Firmenlogo
Master / Diplom in Physik oder Elektrotechnik als Vertriebsingenieur/in für Bereich Analytical (m/w/d) Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH
Herrsching am Ammersee Zum Job 
WTM ENGINEERS GMBH-Firmenlogo
BIM-Modeler (m/w/d) für den Bereich Ingenieurwasserbau WTM ENGINEERS GMBH
Hamburg, Kiel, Rostock Zum Job 
Berliner Wasserbetriebe-Firmenlogo
Bauingenieur:in Maßnahmenentwicklung Netze (w/m/d) Berliner Wasserbetriebe
Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus-Firmenlogo
Referentin/Referent (m/w/d) im Referat "Straßenbau" Ministerium für Wirtschaft, Verkehr, Arbeit, Technologie und Tourismus
Hamburger Hochbahn AG-Firmenlogo
Techniker / Ingenieur Elektrotechnik Wartung / Instandhaltung (w/m/d) Hamburger Hochbahn AG
Hamburg Zum Job 
Städtisches Klinikum Dresden-Firmenlogo
Ingenieur (m/w/d) Technische Gebäudeausrüstung (TGA) Städtisches Klinikum Dresden
Dresden Zum Job 
Mercer Stendal GmbH-Firmenlogo
Betriebsingenieur Mechanik (m/w/d) Mercer Stendal GmbH
Arneburg Zum Job 
Rohde & Schwarz Österreich GesmbH-Firmenlogo
Softwareentwickler (m/w/d) Embedded Systems Rohde & Schwarz Österreich GesmbH
Singapur, Stuttgart, Berlin, München Zum Job 
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Applikationsingenieur (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Carl ZEISS MultiSEM-Firmenlogo
Entwicklungsingenieur Elektronik (m/w/x) Carl ZEISS MultiSEM
Oberkochen Zum Job 
Carl Zeiss Meditec AG-Firmenlogo
Process Engineer (m/w/x) Carl Zeiss Meditec AG
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Elektro- bzw. Nachrichtentechnik Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) in den Fachrichtungen Versorgungstechnik und Gebäudeautomation Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Im November 2011 ließ sich in das Innere von Wendelstein 7-X noch hineinsehen. Von innen nach außen sieht man das Plasmagefäß, eine der verwundenen Stellaratorspulen, eine ebene Spule, die Stützstruktur und das Außengefäß zusammen mit zahlreichen Kühlleitungen und Stromzuführungen.

Im November 2011 ließ sich in das Innere von Wendelstein 7-X noch hineinsehen. Von innen nach außen sieht man das Plasmagefäß, eine der verwundenen Stellaratorspulen, eine ebene Spule, die Stützstruktur und das Außengefäß zusammen mit zahlreichen Kühlleitungen und Stromzuführungen.

Quelle: Wolfgang Filser/IPP

Bis zu jenem Zeitpunkt waren in der Anlage zwar bereits Plasmen erzeugt worden, allerdings „nur“ aus Helium, das deutlich leichter in den Plasmazustand übergeht als Wasserstoffgas. Im Laufe der Versuchsreihe im Frühjahr ist es den Forschern gelungen, die Pulsdauern der Wasserstoffplasmen deutlich zu verlängern.

Zuletzt wurden Wasserstoffpulsare von sechs Sekunden Dauer erzeugt

Zu Anfang lag die Dauer bei einer viertel Sekunde, am Ende wurden bereits sechs Sekunden erreicht – und es soll länger werden. Damit in zwei Jahren Hochleistungsplasmen mit Heizleistungen bis zu 8 MW und zehn Sekunden Dauer möglich werden, wird das Plasmagefäß jetzt überarbeitet.

Auf wärmeableitende Platten aus Kupfer-Chrom-Zirkon, die sich bereits auf den Wänden des Gefäßes befinden, werden in den kommenden Wochen Graphitkacheln gesetzt – gut 6000 Stück an der Zahl.

Rund 6200 unterschiedlich geformte Wandkacheln aus Kohlenstoff werden in das Plasma­­gefäß des Fusionsreaktors eingebaut.

Rund 6200 unterschiedlich geformte Wandkacheln aus Kohlenstoff werden in das Plasma­­gefäß des Fusionsreaktors eingebaut.

Quelle: Mathias Müller/IPP

Knifflig hierbei: Der Einbau muss bis auf 1 bis 2 mm genau geschehen, was in dem asymmetrischen Plasmagefäß nicht gerade ein Kinderspiel sein dürfte. „Nach genauer Vermessung der Innenwand vergleichen wir deshalb mit einem numerischen Verfahren die Wandmaße mit den Kachelabmessungen und arbeiten, wo nötig, die Kacheln mit einer computergesteuerten Fräße nach“, erläutert Mathias Müller von den Technischen Diensten in Greifswald. In vier Jahren, so der Plan, sollen in Greifswald sogar bis zu 30 Minuten lange Entladungen möglich sein, bei einer Heizleistung von 10 MW.

Herzstück des Reaktors ist ein Ring mit Vakuum

Herzstück der Fusionsanlage Wendelstein 7-X ist ein etwa 30 Kubikmeter fassender Ring aus Edelstahl, in dem ein Vakuum herrscht. 70 Magnetspulen sorgen dafür, dass das Plasmagas ständig berührungsfrei schwebt.

Würde es in Kontakt mit den kälteren Gefäßwänden kommen, wäre das Plasma aufgrund der Abkühlung futsch. Im Inneren des Stahlrings wabert das heiße Wasserstoffplasma bei rund 100 Millionen °C umher und simuliert die Vorgänge auf und in der Sonne. Die Mikrowellen zerfetzen bei diesen Temperaturen den Wasserstoff – eine Voraussetzung für die Kernfusion.

Blick in das Plasmagefäß: Auf wärme­ableitende Platten aus Kupfer-Chrom-Zirkon, die bereits vor der ersten Experimentierrunde montiert wurden, werden in den kommenden Wochen Graphitkacheln gesetzt.

Blick in das Plasmagefäß: Auf wärme­ableitende Platten aus Kupfer-Chrom-Zirkon, die bereits vor der ersten Experimentierrunde montiert wurden, werden in den kommenden Wochen Graphitkacheln gesetzt.

Quelle: Dr. Torsten Bräuer/IPP

Damit bildet der Reaktor eine Reaktion nach, die ständig in der Sonne geschieht. Auch dort verschmelzen Atomkerne und setzen dabei enorme Energien frei. Bei Entstehen eines Plasmas lösen sich die Elektronen von den Kernen der Helium- und Wasserstoffatome.

Zumindest in der Theorie könnte die Kernfusion Basis eines klima- und umweltfreundlichen Kraftwerks der Zukunft sein, das es wirklich in sich hätte: Vier Eimer Wasser könnten so viel Energie bereitstellen wie 40 Tonnen Kohle – rein rechnerisch wohlgemerkt und bislang fern jeder Realität. Aber toll wär’s schon.

 

Ein Beitrag von:

  • ingenieur.de

    Technik, Karriere, News, das sind die drei Dinge, die Ingenieure brauchen.

Themen im Artikel

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.