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Kernfusionsreaktor: Heißes Plasma im Magnetfeld

Foto: IPP/ Anja Ullmann

Wendelstein 7-X Letzte Naht an Kernfusionsreaktor geschlossen

Die stählerne Außenhaut der Fusionsmaschine Wendelstein 7-X ist komplett. Die letzte offene Naht wurde verschweißt. Der Rohbau des Greifswalder Reaktors ist damit fertig - im Jahr 2014 soll er in Betrieb gehen.

Berlin - Gut zwei Jahre hat die Montage des Reaktorgefäßes gedauert. Nun ist der Rohbau von "Wendelstein 7-X" fertig. Bereits in der vergangenen Woche wurde die letzte Naht in der Außenhaut an dem 500-Tonnen-Koloss in Greifswald geschweißt. 2014 soll die Fusionsanlage in Betrieb gehen, teilte das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik mit.

Mit dem Reaktor wollen Wissenschaftler die Kernfusion erforschen. Dabei verschmelzen kleine Atomkerne zu größeren Atomkernen - was große Energiemengen freisetzt. Doch damit positiv geladene Kerne, die einander abstoßen, überhaupt fusionieren können, müssen sie unter enormem Druck stehen. Das ist im Innern der Sonne der Fall, wo Wasserstoff in Helium umgewandelt wird. Oder aber die Atomkerne werden auf Millionen Grad erhitzt, so dass sie mit hoher Geschwindigkeit zusammenstoßen und dabei verschmelzen.

Diesen Plasma-Zustand mit hundert Millionen Grad wollen die Greifswalder Forscher im Innern von Wendelstein 7-X erzeugen. Um die Fusionsreaktion beherrschen zu können, muss das heiße Plasma von starken Magnetfeldern zusammengehalten werden und darf auch nicht an Wände der Plasmakammer stoßen, weil es sich sofort abkühlen würde.

Magnetfeld aus 70 Spulen soll Plasma halten

Stellarator heißt das in Greifswald genutzte Reaktordesign. Daneben gibt es noch einen zweiten Reaktortyp - den Tokamak. Während beim Stellarator allein das äußere Magnetfeld das Plasma in der Schwebe hält, gibt es im Tokamak ein inneres und ein äußeres Magnetfeld. Das innere Magnetfeld wird durch Strompulse erzeugt, die durch Induktion in das Plasma geschickt werden.

Beispiele für das Tokamak-Design sind der der in Bau befindliche Iter in Südfrankreich und der Reaktor Jet in Culham (England). Jet hält auch den bisherigen Rekord: Zwei Sekunden lang dauerte die Fusionsreaktion darin.

Der Greifswalder Stellarator wurde aus fünf nahezu baugleichen Segmenten zusammengesetzt. Die Plasmakammer ähnelt in ihrer Form einem riesigen Donut, der Durchmesser beträgt etwa zehn Meter. 70 supraleitende Spulen sollen das heiße Gas in der Schwebe halten. Das Volumen der Plasmakammer liegt bei etwa 50 Kubikmetern.

Kernfusionen werden im Greifswalder Reaktor übrigens kaum stattfinden, denn die Wissenschaftler füllen statt Tritium und Deuterium Wasserstoff und Deuterium ein, was Fusionen nicht ausschließt, aber unwahrscheinlich macht. Ziel des Experiments in Greifswald ist, das Plasma möglichst lange in der Schwebe zu halten. Das Aufheizen auf hundert Millionen Grad übernehmen Mikrowellenstrahlen.

Beim geplanten Forschungsreaktor "Iter" in Südfrankreich soll das Sternenfeuer aus Tritium und Deuterium hingegen tatsächlich gezündet werden. Die Plasmakammer ist so groß, dass zehnmal mehr Energie freigesetzt als hineingesteckt wird. Bei der englischen Anlage Jet lag die Ausbeute bei 65 Prozent, der Reaktor benötigte also mehr Energie als er erzeugte.

hda
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