Kernfusionsforschung Sonnenmaschine für neue Experimente aufgerüstet

Kernfusionen wie auf der Sonne könnten unsere Energieprobleme lösen - wenn sie sich in einem Kraftwerk nutzbar machen lassen. Die Versuchsanlage Wendelstein 7-X wurden nun für noch höhere Temperaturen aufgerüstet.

Anlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik
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Anlage Wendelstein 7-X im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik


In einem 20 Meter breiten Edelstahlkoloss wollen Wissenschaftler ein Plasma erzeugen, wie es auf der Sonne existiert. So soll eine quasi unerschöpfliche Energiequelle geschaffen werden. Nach einem 15-monatigen Umbau der Kernfusions-Versuchsanlage Wendelstein 7-X startet jetzt die zweite Experimentierphase im Greifswalder Max-Planck-Institut für Plasmaphysik.

Ziel der bis Dezember dauernden Experimente sei es, erstmals ein fusionsrelevantes Plasma zu erzeugen, sagte Institutsdirektor Thomas Klinger. Dazu wurden ein Hitzeschild installiert, die Heizung erweitert und neue Messinstrumente eingebaut.

Rund hundert Kernfusionsexperten aus aller Welt haben sich Institutsangaben zufolge zu den Experimenten angemeldet. Sie wollen in der Greifswalder Anlage die Fusion als eine neue Primärenergiequelle auf der Erde erforschen.

Vorbild dafür ist die Sonne, wo bei der Fusion von Wasserstoffkernen zu Helium unter hohem Druck und hohen Temperaturen gigantische Mengen Energie freigesetzt werden.

Nutzung für Kraftwerke getestet

Die Kernfusionsforscher untersuchen, inwieweit diese physikalischen Vorgänge auf der Erde in Kraftwerken für die Energiegewinnung genutzt werden können. Sollte dies gelingen, so Klinger, könnte die Fusion in künftigen Jahrzehnten eine CO2-freie Ergänzung zu den erneuerbaren Energien werden.

Tatsächliche Fusionsexperimente sind im von EU, Bund und Land geförderten Kernfusionsexperiment Wendelstein 7-X jetzt und auch künftig jedoch nicht geplant. Vielmehr wollen die Forscher das Plasma untersuchen, das die Voraussetzung für eine Kernfusion ist. Sie möchten klären, ob das Design der Anlage vom Typ "Stellerator" kraftwerkstauglich ist. Darin hält ein kompliziert verwobenes Magnetfeld das Plasma von den Wänden fern.

Computergrafik: Die verdrillten Magnetspulen der Fusionsanlage
IPP/ Dr. Christian Brandt

Computergrafik: Die verdrillten Magnetspulen der Fusionsanlage

Wendelstein 7-X ist die weltweit modernste Forschungsanlage dieses Fusionstyps, der - so die Annahmen der Greifswalder Forscher - in einem Kraftwerk im Dauerbetrieb gefahren werden und damit dem pulsbetriebenen Fusionstyp "Tokamak" überlegen sein könne. Dort ist das Magnetfeld viel einfacher konstruiert - ein solcher Reaktor erlaubt nur einen Pulsbetrieb ähnlich wie bei den Platten eines Ceranfelds.

"Jetzt fahren wir Vollgas"

Ende 2015 hatte das Institut mit der Versuchsanlage Wendelstein 7-X das erste Plasma erzeugt. Seitdem konnten bei rund 1000 verschiedenen Experimenten in dem durch einen Magnetring gehaltenen Plasma Elektronen-Temperaturen von bis zu 100 Millionen Grad und Ionen-Temperaturen von bis zu 20 Millionen Grad erzeugt werden.

Nun sei die Maschine in ihrer Leistungsfähigkeit so aufgerüstet worden, dass fusionsrelevante Bedingungen entstehen. Unter diesen Bedingungen könnten bereits Atomkerne effizient fusionieren, sagte Klinger. Die Elektronen- und Ionen-Temperaturen lägen dann bei jeweils etwa 70 Millionen Grad. "Jetzt fahren wir Vollgas."

In der nun beginnenden zweiten Experimentierphase wollen die Forscher Plasmen bei voller Heizleistung für bis zu zehn Sekunden erzeugen. Ziel nach weiteren Umbauten sei es dann, Plasmen für eine Dauer von einer halben Stunde aufzubauen.

Direktor Thomas Klinger: "Jetzt fahren wir Vollgas"
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Direktor Thomas Klinger: "Jetzt fahren wir Vollgas"

Techniker hatten in den vergangenen Monaten aus etwa 8500 Kohlenstoff-Kacheln ein auf Mikrometer genau platziertes Hitzeschild im Plasmagefäß der Anlage montiert und sogenannte Divertoren - das sind spezielle Prallplatten aus Graphit - installiert. Damit seien die Voraussetzungen geschaffen worden, die Leistung der Mikrowellenheizung auf 8,5 Megawatt verdoppeln und in der Folge höhere Plasmadichten und -temperaturen erzeugen zu können, sagte Klinger.

Nachdem das für die Experimente notwendige Vakuum erzeugt und die Anlage auf minus 270 Grad nahe dem absoluten Nullpunkt heruntergekühlt wurde, seien inzwischen die Testläufe für die Experimente gestartet worden, hieß es. Das erste richtige Experiment soll Anfang September erfolgen.

Martina Rathke, dpa/brt

insgesamt 97 Beiträge
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Raimunde Krudenbruch 24.08.2017
1. Sonnenmaschine? Echt jetzt SPON?
Das ist ein Fusionsreaktor. Da wird versucht eine Fusionsreaktion stabil zu halten um irgendwann damit Energie zu erzeugen. Sonnenmaschine klingt bescheuert - als ob man sich nicht sicher ist, wie arg verblöded die Leser sind. Das war schon beim Higgs-Bison peinlich, dass es jemand "Gottesteilchen" nennt...
modemhamster 24.08.2017
2. Hörenswerter Podcast zum Thema
http://alternativlos.org/36/ Vom April letzten Jahres, als die jetzt fertiggestellte Ausbaustufe gerade begonnen wurde. Es wird auch erklärt, warum in Greifswald keine Fusion gemacht wird: "Fusion ist einfach, das kann man für 10.000€ in der Schule demonstrieren. Plasma ist schwierig, und damit beschäftigen wir uns hier" (Klinger). Der Wendelstein ist wierklich ein Aushängeschild der deutschen Ingenieurskunst.
ykerniz? 24.08.2017
3. Back up Lösung
Wenn die installierte Leistung in alternativen Energien weiter so steigt wie bisher, wird in ca. 15 Jahren der globale Strombedarf durch diese Energien gedeckt. Die Fusionsreaktoren können dann für den Fall weiterentwickelt werden, dass die Sonne in 500 Mio. Jahren den Wasserstoff weitgehend aufgebraucht hat und wir die Erde aus ihrer Umlaufbahn fortbewegen müssen.
schwerpunkt 24.08.2017
4.
Zitat von ykerniz?Wenn die installierte Leistung in alternativen Energien weiter so steigt wie bisher, wird in ca. 15 Jahren der globale Strombedarf durch diese Energien gedeckt. Die Fusionsreaktoren können dann für den Fall weiterentwickelt werden, dass die Sonne in 500 Mio. Jahren den Wasserstoff weitgehend aufgebraucht hat und wir die Erde aus ihrer Umlaufbahn fortbewegen müssen.
Die Sonne wird erst in ca. 5 Milliarden Jahren ihren Brennstoff soweit aufgebraucht haben, dass ihr Lebenslicht zu verlöschen beginnt. Aber in einem deutlich kürzerem Zeitraum, wird die Leistung der Sonne so stark angestiegen sein, dass leben auf der Erde nicht mehr möglich ist. Hoffen wir mal, dass die Fusionsforschung bis dahin soweit ist um ihr ambitioniertes Projekt der Erdbahnverschiebung anzugehen.
invictus 24.08.2017
5. 10 Sekunden aussagekräftig?
Soviel ich weiß (bitte korrigieren, wenn falsch) findet die Kernfusion in einem stellaren Kern durch Quanenteffekte, namentlich den Quantentunneleffekt statt. Die extremen Temperatur- und Druckbedingungen sind also begünstigende Voraussetzungen, aber kein Garant als solcher. Inwiefern reichen also 10 Sekunden aus, um eine Aussage treffen zu können? Oder geht es "nur" erst mal darum überhaupt so lange das Plasma mittels der Felder kontrollieren zu können?
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