Fusionsenergie: Deutscher Reaktor macht einen weiteren Schritt in Richtung Fusionskraftwerk

Fusionsenergie gilt als mögliche Energie der Zukunft sowie als saubere Energie. Mit Hilfe von Fusionsreaktoren könnte eines Tages die komplette Erde mit sauberer, nachhaltiger Energie versorgt werden. Bis dahin ist es allerdings noch ein langer Weg. In einem deutschen Fusionsreaktor wurde nun jedoch ein neuer Rekord aufgestellt: Der Wendelstein 7-X, der in Greifswald vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) betrieben wird, erreichte einen für Reaktoren des Typs Stellarator neuen Höchstwert für das Fusionsprodukt. Dabei handelt es sich um eine Kombination aus Plasmahitze, Einschlusszeit und Dichte. Die Forscher berichten, dass sie damit den Bedingungen für ein Fusionskraftwerk einen Schritt näher gekommen sind.

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Bisher unerreichter Höchstwert

Momentan steckt die Fusionsenergie noch in den Kinderschuhen. Die Technologie wird zwar weltweit in Forschungsreaktoren getestet, aber bisher gibt es noch keine Anlage, die die Fusionsenergie praktisch nutzbar gemacht hat. Bei den Versuchsreaktoren werden zwei verschiedene Reaktortypen unterschieden: Tokamak und Stellarator. Der Wendelstein 7-X in Greifswald ist weltweit der größte Reaktor vom Typ Stellarator. Die Forscher versuchen dort, zu beweisen, dass dieser Reaktortyp für Fusionskraftwerke geeignet ist. Der Wendelstein 7X nahm seinen Betrieb Ende 2015 auf und erzeugte im Februar 201 erstmals Wasserstoff-Plasma.

Nun gelang es den Wissenschaftlern in Greifswald, einen neuen Rekord aufzustellen. Der Wendelstein 7-X erreichte nie zuvor gemessene Höchstwerte für das Fusionsprodukt, welches das Produkt aus Ionentemperatur, Plasmadichte und Energieeinschlusszeit ist. Das Fusionsprodukt gibt an, wie dicht ein Reaktor an die Werte für ein brennendes Plasma kommt. In Testdurchgängen im letzten Jahr wurde das Plasma im Wendelsten 7-X auf 40 Millionen Grad Ionentemperatur bei einer Dichte von 0,8 x 10 hoch 20 Teilchen pro Kubikmeter hochgeheizt. Dabei wird ein Fusionsprodukt von etwa 6 x 10 hoch 26 Grad mal Sekunde pro Kubikmeter erreicht – so viel wie noch nie zuvor in einem Stellarator. „Dies ist ein für die Größe der Maschine ausgezeichneter Wert, der zudem unter realistischen Bedingungen, das heißt bei hoher Temperatur der Plasma-Ionen erreicht wurde„, freut sich Tohmas Sunn Pedersen vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.

Neue Tests ab nächstem Monat

Auch mit der erreichten Einschlusszeit sind die Forscher zufrieden. Dieser Wert dient als Maß für die Güte der Wärmeisolation des in einem Magnetfeld eingeschlossenen Plasmas. Auch der sogenannte Bootstrap-Strom verhält sich wie von den Forschern gewünscht. Dabei handelt es sich um einen elektrischen Strom, der von Druckunterschieden innerhalb des Plasmas hervorgerufen wird und der potentiell das Magnetfeld verformen könnte, was die Reaktion stören würde. Das Ziel ist es also, den Bootstrap-Strom innerhalb des Reaktors so niedrig wie möglich zu halten.

Die Erfolge des Wendelstein 7-X sind teilweise in Verbesserungen begründet, die nach der ersten Laufzeit 2015 und 2016 vorgenommen wurden. Unter anderem wurde die Innenverkleidung des Plasmagefäßes mit Kacheln aus Graphit ersetzt, die höhere Temperaturen und längere Plasmaentladungen ermöglichen. So konnte die Pulsdauer der Entladungen von sechs auf 26 Sekunden erhöht werden.

Nach weiteren Verbesserungen Ende 2017 soll der Wendelstein 7-X im Juli wieder in den Testbetrieb gehen. Ab Herbst 2018 soll dann nochmal ausgebaut werden. Die letztes Jahr eingebauten Graphitkacheln sollen kohlenstofffaserverstärkten Kohlenstoff-Elementen weichen, die mit Wasser gekühlt werden. Die Forscher hoffen, dass so Plasmaentladungen von bis zu 30 Minuten möglich sein werden. Dies würde ermöglichen, die Parameter einer Plasmaentladung erstmals über einen langen Zeitraum zu überwachen und zu analysieren.

via Max-Planck-Institut für Plasmaphysik