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Aufbau der Kernfusionsanlage "Wendelstein 7-X"

Kernfusion statt Kernspaltung Plasma-Tests im Wendelstein 7-X Reaktor

Das Max-Planck-Institut in Greifswald will in der Kernfusionsanlage "Wendelstein 7-X" Plasma erzeugen. Die Tests haben jetzt begonnen. Ist Kernfusion die Energiequelle der Zukunft?

Absoluter Nullpunkt

Fünfzehn Jahre – so lange haben die Forscher gebraucht, um diese Maschine zu bauen: den "Wendelstein 7-x"-Reaktor in Greifswald. Er ist eine Experimentieranlage, in der die physikalischen und technischen Grundlagen für die Kernfusion erforscht werden. Für die Fusion – also die Verschmelzung von Atomkernen – benötigt man Fusionsplasma. Das ist – vereinfacht gesagt- ein elektrisch leitendes, gasähnliches Teilchengemisch.

Sonneneruption

Energieerzeugung im Forschungsreaktor nach dem Vorbild der Sonne

Die ersten Experimente im "Wendelstein 7-x"-Reaktor haben jetzt begonnen. Dementsprechend aufgeregt und gespannt erscheint Thomas Klinger, der in der Steuerzentrale der Anlage steht. Er ist der Physiker, der dieses deutsche Großforschungsprojekt am Max-Planck-Institut seit über zehn Jahren managt und betreut.

Sie sehen dort auf den Bildschirmen die verschiedenen Kontrollanzeigen, die uns den Zustand der Maschine darstellen, die wichtigsten Daten sind auch dort an diesem großen Display so gezeigt, da sehen sie die links die Temperatur der Spulen...

Minus 270 Grad sind die Spulen kalt, nahe am absoluten Nullpunkt. Sie werden gebraucht, um das Magnetfeld zu erzeugen, das das Plasma im Inneren der Maschine bändigt. Der Kontrollraum, erinnert an die Steuerzentrale einer Raumfahrtagentur – überall Computermonitore. Gerade werden hier die letzten Tests gemacht.

Magnetfelder sichtbar machen

Die große Kunst bei der Fusionsforschung ist, das Magnetfeld richtig zu formen. Es kommt auf die Form des Magnetfeldes an, auf die detaillierte Form, deshalb sind die Physiker da hinten, ...die sind gerade dabei, diese Form des Magnetfeldes detailliert zu vermessen das geschieht über eine Visualisierungsmethode, also Magnetfelder sichtbar machen.

Kernfusionsanlage "Wendelstein 7-X"

Monteure und Techniker arbeiteten an dem 725 Tonnen schweren, ringförmigen Plasmagefäß für das Kernfusionsexperiment

Dazu werden Elektronen in die
 Plasmakammer eingebracht. Sie bewegen sich entlang der Magnetfeldlinien und erzeugen dabei ein kleines Polarlicht in der Reaktorkammer. Das Magnetfeld ist der Grund, warum die äußere Hülle des sogenannten "Stellarators" – des Magnetkäfigs -wie ein überdimensionaler Autoreifen aussieht, der in sich verdreht ist und verbeult. Das Besondere an diesem Stellarator-Reaktortyp ist, das das Magnetfeld von außen durch fünf verschiedenen Spulentypen induziert wird. Dadurch kann das auf 10 Millionen Grad aufgeheizte Plasma dauerhaft brennen.

Isolation als Folge

Die Form des Magnetfeldes bestimmt, wie gut die Wärmeisolation ist.
Und es geht alles darum, das man dieses Superdünne Gas, dieses 10 Millionen Mal dünnere Gas als das, was wir einatmen, dass man das heiß kriegt. Das man es auf hohe Temperaturen kriegt. Und das können Sie nur tun, indem Sie dieses heiße Gas schützen vor der kalten Wand. Denn sobald es mit der kalten Wand auch nur in Kontakt kommt, kühlt es sich sofort ab und sie kommen nicht auf die Temperatur, auf die sie kommen wollen, oder müssen. Und da spielt die Form des Magnetfeldes die Rolle d.h. wenn sie es richtig formen, dann ist die Isolation gut, wenn sie es falsch formen, ist die Isolation schlecht.

Schlechte Isolation bedeutet: Kein stabiles Plasma und keine zuverlässige Gewinnung von Energie. Deshalb ist in das Design des Magnetfelds nochmal richtig viel Hirn-Schmalz geflossen, sagt Thomas Klinger. Für ihn ist es eine echte Physikermaschine, in der es kaum Adhoc-Elemente gibt im Sinne von "Das probieren wir mal aus". Stattdessen wurde das Plasma regelrecht "befragt", was das richtige Magnetfeld ist, und dann wurde zurückgerechnet auf seine Form. Weil sie um das Plasma herumkonstruiert wurde, könnte dieser Maschinentyp das Zeug zum Kraftwerk haben, davon ist Thomas Klinger überzeugt.

Kernfusionsanlage "Wendelstein 7-X"

Ein Monteur im Inneren der Kernfusionsanlage

Nichts für Ungeduldige

Noch fehlt aber die offizielle Betriebsgenehmigung, die letzte TÜV-Begehung steht noch aus. Thomas Klinger hofft, dass er im Oktober anfangen kann mit dem ersten Plasmabetrieb. Es wird vermutet, dass hier dann auch gleich Kernfusion betrieben wird. Aber nein, weit gefehlt.

Nee, wir werden hier gar keine Fusion zünden, das ist nicht unsere Aufgabe, sondern in 5-6 Jahren werden wir ein sehr ernsthaftes ... auf voller Breite aufgestelltes wissenschaftliches Programm durchzuführen, um herauszufinden, ob dieses Magnetfeld so geartet ist, ...das wir da drin ein Plasma erzeugen können, was die Parameter erreicht, die die Fusion möglich macht.

Das ist nichts für Ungeduldige. Man kann die Erleichterung nachvollziehen, die hier herrscht, weil diese Maschine offensichtlich zu funktionieren scheint, jetzt, nach fünfzehn Jahren Bauzeit.
Doch ist diese Technik wirklich dazu gemacht, eine große Rolle zu spielen im Energiemix der Zukunft? Denn sollte die Kernfusionstechnologie wirklich irgendwann einmal ausgereift und marktfähig sein, werden als Brennstoff nicht nur Wasserstoff und Helium eine Rolle spielen, sondern auch radioaktive Gase wie Tritium, die den Fusionsreaktor kontaminieren werden.

Kernfusionsanlage "Wendelstein 7-X"

Thomas Klinger ist sich sicher, das wir Kernfusionsanlagen wie hier "Wendelstein 7-X" brauchen werden

Das muss rückgebaut werden, das muss ich nicht endgelagert werden, sondern nur zwischengelagert, ... im Prinzip können sie sogar einen Zaun darum ziehen, und 100 Jahre warten. Dann können sie wieder Konservendosen draus machen. Man muss halt 100 Jahre warten. Aber es ist nicht 50.000 Jahre hochradioaktiven Brennstoff lagern. Das ist endlagern.

Gesellschaftliche Akzeptanz

Ob die Technologie dann - Jahrzehnte nach dem Atomausstieg - überhaupt noch eine Akzeptanz in der Bevölkerung finden wird?
An Alternativen wird jedenfalls kräftig geforscht. Sie heißen dezentrale Energieversorgung mit regenerativen Energien, mit Stromspeicherung und Smart Grid-Technologie. Thomas Klinger aber ist sich sicher, das wir Kernfusionsanlagen brauchen werden, gerade in 80 Jahren, wenn diese Technologie dann so langsam aus dem Forschungsstadium herausgekommen sein könnte.

Im Jahr 2100 könnte ich mir vorstellen, wenn das alles bei uns gut klappt, das so also ein Drittel, 20% oder sowas, von Fusions- Energie abgedeckt werden könnte.

Bis dahin – kann noch viel passieren.

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