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Fusionsanlage Wendelstein 7-X: Die Sonnenmaschine läuft

Premiere geglückt: Erstmals haben Physiker in dem Greifswalder Reaktor Wendelstein 7-X ein Plasma erzeugt – Voraussetzung für eine Kernfusion. Jetzt können sie damit beginnen, die heisse Suppe aus Atomkernen und Elektronen zu erforschen.



Ein Artikel von

Spiegel Online

Die Maschine läuft. Neun Jahre hat der Aufbau von Wendelstein 7-X gedauert. Seit einem Jahr wird die Fusionsanlage in Greifswald Schritt für Schritt hochgefahren. Nun haben die Physiker vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik zum ersten Mal ein Plasma erzeugt.

«Wir beginnen mit einem Plasma aus dem Edelgas Helium. Mit Helium ist der Plasmazustand leichter zu erreichen. Ausserdem können wir mit Helium-Plasmen die Oberfläche des Plasmagefässes reinigen.»

Thomas Klinger, Wissenschaftlicher Direktor

Rund ein Milligramm Heliumgas speisten sie in den ausgepumpten 16 Meter grossen Ring ein, schalteten die Mikrowellenheizung für einen kurzen 1.8 Megawatt-Puls an – und konnten über Kameras das erste Plasma beobachten. Es bestand nach Angaben des Instituts für eine Zehntel-Sekunde und erreichte eine Temperatur von rund einer Million Grad.

«Wir beginnen mit einem Plasma aus dem Edelgas Helium», sagte Thomas Klinger, Wissenschaftlicher Direktor des Grossexperiments. Erst im nächsten Jahr werde man zu dem eigentlichen Untersuchungsobjekt, einem Wasserstoff-Plasma, wechseln. «Mit Helium ist der Plasmazustand leichter zu erreichen. Ausserdem können wir mit Helium-Plasmen die Oberfläche des Plasmagefässes reinigen.»

Die nun in Betrieb gegangene Anlage Wendelstein 7-X könnte Forschungsgeschichte schreiben. Immerhin geht es um eine bislang nicht nutzbare, quasi unerschöpfliche Energieform – die Kernfusion. Mit wenigen Gramm Wasserstoff liesse sich theoretisch ein Grosskraftwerk betreiben, sofern es gelingt, den Fusionsprozess unter Kontrolle zu halten.

Im Video - Wie die Sonnenmaschine wächst:

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«Im Zeitraffer: Zusammenbau von Wendelstein 7-X.»
YouTube/Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

In der Sonne fusionieren permanent Wasserstoffatome zu Helium, auf der Erde klappte das bislang nur unkontrolliert als Wasserstoffbombe. Die stärkste je auf der Erde gezündete Bombe nutzte Wasserstoff und war 4000 Mal stärker als die Atombombe von Hiroshima. Eine kontrollierte Kernfusion ist Forschern bislang nur für wenige Sekunden gelungen. Fusionskraftwerke könnten langfristig das Energieproblem der Menschheit lösen.

«Wir sind sehr zufrieden. Alles lief wie vorgesehen».

Hans-Stephan Bosch, Betriebsleiter

Die Anlage in Greifswald ist allerdings zu klein, um Strom zu erzeugen – trotz der rund 400 Millionen Euro, die sie bislang gekostet hat. Doch Wendelstein 7-X ist gross genug, um die komplexen Magnetfelder zu studieren, mit denen die Forscher das heisse Plasma in der Schwebe halten wollen. Plasma ist ein Aggregatzustand, bei dem sich die Elektronen aus den Wasserstoffatomen lösen. Es handelt sich, wenn man so will, um eine extrem heisse Suppe aus Elektronen und Atomkernen. Nur unter den extremen Bedingungen eines Plasmas können Fusionsreaktionen einsetzen.

Das Plasma muss von den Wänden des Gefässes ferngehalten werden, ansonsten würde es sich zu sehr abkühlen und zusammenbrechen. Das von den vielen Magneten erzeugte Feld soll die heisse Suppe gefangen halten.

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«Wendelstein 7-X -- Von der Idee zur technischen Umsetzung.»
YouTube/Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

«Wir sind sehr zufrieden», sagte Betriebsleiter Hans-Stephan Bosch, nach dem ersten Experimentiertag. «Alles lief wie vorgesehen». Als nächstes wolle man die Dauer der Plasmaentladungen verlängern und untersuchen, wie die Helium-Plasmen durch Mikrowellen am besten zu erzeugen und aufzuheizen sind. Im Januar sollen dann Experimente mit Wasserstoff folgen. Vereinzelte Fusionen wird es erst geben, wenn ein Plasma aus Deuterium, schwerem Wasserstoff, erzeugt wird.

Bei der Anlage Wendelstein handelt es sich um einen sogenannten Stellarator. Darin hält ein kompliziert verzwirbeltes Magnetfeld das Plasma von den Wänden fern. Ein solcher Reaktor kann prinzipiell im Dauerbetrieb arbeiten – anders als beim Typ Tokamak, zu dem der gerade in Südfrankreich gebaute Iter gehört. Dort ist das Magnetfeld viel einfacher konstruiert – ein solcher Reaktor erlaubt nur einen Pulsbetrieb ähnlich wie die Platte eines Ceranfelds. An, aus, an, aus: So sieht der Modus aus. In Greifswald sind bis zu 30 Minuten Dauerbetrieb geplant. Das Experiment Wendelstein wird noch viele Jahre laufen. (hda)

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    Alle Leser-Kommentare
  • Posersalami 13.02.2017 23:19
    Highlight Highlight Im Zusammenhang mit dem Artikel möchte ich auf diesen äusserst spannenden Podcast aufmerksam machen: http://alternativlos.org/36/

    2 0 Melden
  • glüngi 11.12.2015 10:44
    Highlight Highlight hier sollte man mehr geld investieren, nicht in waffen :-)

    toll, verfolge das wendelstein projekt jetzt seit ein paar monaten, super das es nun geklappt hat.

    22 0 Melden
  • Toerpe Zwerg 11.12.2015 02:00
    Highlight Highlight Fusionsreaktoren, Quantencomputer, Nanowerkstoffe ... ich bin eben doch ein Jahrhundert zu früh geboren.
    17 0 Melden
    • Ruefe 21.10.2016 17:35
      Highlight Highlight Ich weis ja nicht wie alt du jetzt bist, aber vielleicht kannst du dann in 50 Jahren sagen: "Als ich noch jung war gabs das alles noch nicht" =D
      5 0 Melden
  • n3utrino 10.12.2015 20:25
    Highlight Highlight Die Website zum Stellerator ist down. https://de.m.wikipedia.org/wiki/Stellarator hier die wikipedia seite
    3 0 Melden
  • mortiferus 10.12.2015 19:33
    Highlight Highlight Gerne würde ich da mitspielen! Aber egal ob wir Energie auf der Erde zu schnell (frei)umsetzen oder von aussen mit Energieträgern vom Mond, Asteroiden oder mit Spiegeln, reinpumpen. Wir leben auf einer "abgeschlossenen" Kugel. Die Energie, die wir widernatürlich entfesseln, bleibt auf dem Planeten. Das zerstört jegliches Gleichgewicht das sich über die 4 Milliarden Jahre eingestellt hat. Wir wissen was passieren kann wen man an fundamental Komplexen Systemen rumspielt. Leben gibt es nur auf dem schmalen Grad zwischen Chaos und totaler Ordnung. Die Natur wird uns regeln, wir sind zu blöd dafür.
    16 41 Melden
    • Kaspar Floigen 10.12.2015 19:50
      Highlight Highlight Blödsinn. Die zusätzliche Energie, die wir als Menschen jemals brauchen könnten ist verschwindend gering zu den Energiemassen, der wir ständig durch die Sonne ausgesetzt sind. Sogar jetzt, da ein Grossteil unserer Energie aus fossilen Brennstoffen kommt ("Energie von ausserhalb") ist der Grund für die Erderwärmung zu praktisch 100% auf den Treibhauseffekt (einige wenige Sonnenstrahlen, die nicht zurückfinden) zurückzuführen. Dass nur ein schier unendlich kleiner Bruchteil von nicht zurückgeworfener Sonnenenergie für Klimawandel verantwortlich ist, zeigt wieviel grösser diese Sonnenenergie ist.
      35 1 Melden
    • maxy 11.12.2015 09:13
      Highlight Highlight Von wegen "abgeschlossenen" Kugel: jeden Tag heizt die Sonne diese Kugel auf, und jede Nacht verpufft Wärmeenergie wieder ins All und zwar so viel, dass sich die Kugelhälfte merklich abkühlt (je nach dem was gerade so in der Atmosphäre ist). Um das Leben an sich mache ich mir keine Sorgen, das ist sehr anpassungsfähig und wird ein neues Gleichgewicht finden. Der Mensch aber muss dafür sorgen dass er sich weiterentwickeln kann ohne die eigene Lebensgrundlage zu zerstören, und Kernfusion würde dabei sehr viel helfen.
      17 2 Melden
  • StealthPanda 10.12.2015 18:20
    Highlight Highlight Zukunft wir kommen. In die Fusions Projekte sollte viel mehr Geld reingesteckt werden sie könnte unseren Fortbestand sichern durch saubere und fast unendliche Energie.
    46 1 Melden
    • Tsunami90 10.12.2015 19:33
      Highlight Highlight Parallel muss mehr Geld in einen Weltraumlift und Mondbasentechnologie fliessen!
      23 8 Melden
    • silverback 10.12.2015 22:52
      Highlight Highlight @Tsunami90: geiles Buch oder. Ziemlich fett aber jedes Seite lesenswert: :)
      https://de.wikipedia.org/wiki/Limit_(Roman)
      3 0 Melden

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