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Experiment gestartet: Wendelstein 7-X erzeugt erstes Plasma

Foto: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

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.

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.

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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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.

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.

Computergrafik: 50 nichtebene Spulen (blau) und 20 ebene Spulen (bronze) erzeugen das verdrille Magnetfeld

Computergrafik: 50 nichtebene Spulen (blau) und 20 ebene Spulen (bronze) erzeugen das verdrille Magnetfeld

Foto: IPP/ Dr. Christian Brandt

"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.

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Stellarator Wendelstein 7-X: Magnetkäfig fürs Plasma

Foto: Stefan Sauer/ picture alliance / dpa
hda
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