Greifswald plant Kernfusion in den nächsten Tagen
Jetzt wird es heiß im bisher kalten Kernfusionsexperiment Wendelstein 7-X: Eine der weltweit größten Anlagen für Kernfusionen hat nach fast 20 Jahren die Betriebsgenehmigung erhalten. Nächste Woche wollen die Forscher in Greifswald ein Helium-Plasma mit einer Temperatur von 100 Millionen °C erzeugen.
Das Plasmagefäß des Fusionsreaktors Wendelstein 7-X: Das Plasma erreicht eine Temperatur von über 100 Millionen °C. Das Gas kann nur durch Magnetfelder fixiert werden.
Foto: Torsten Bräuer/IPP
Am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald ist die Spannung mit Händen zu greifen: Am 10. Dezember soll die erste Kernfusion im Fusionsreaktor Wendelstein 7-x eingeleitet werden, der in den vergangenen fast 20 Jahren entwickelt wurde. Für die Fusionsexperimente wird zunächst ein Heliumplasma bei Temperaturen von bis zu 100 Millionen °C erzeugt, sagt IPP-Sprecherin Beate Kemnitz. 100 Millionen °C: Das ist sechsmal heißer als der Kern der Sonne.
Erst danach erfolge in einem zweiten Komplex die Bildung eines Wasserstoffplasmas. Das wird Anfang nächsten Jahres sein. Und dann wird es ernst, denn anschließend wird im Wendelstein 7-X auch mit Deuterium gearbeitet. Deuterium ist ein natürliches Isotop des Wasserstoffs. „Dann wird auch der Strahlenschutz relevant“, betont Kemnitz.
„Wir haben nach wie vor erhebliche Sicherheitsbedenken“
Und genau diese Sorge vor Strahlung bringt die Kritiker an diesem Kernfusionsexperiment auf den Plan, auch wenn der Stellarator recht sicher hinter 1,80 m dicken Betonwänden steht. „Wir haben nach wie vor erhebliche Sicherheitsbedenken“, sagt Corinna Cwielag, Landesgeschäftsführerin vom BUND Mecklenburg-Vorpommern. Sie zweifelt die Abschirmwirkung der Halle an. Dazu kommen grundsätzliche Bedenken: „Wir sind auch nicht der Meinung, dass wir die Fusionstechnik für die Energieversorgung brauchen.“
Im November 2011 ließ sich in das Innere des Fusionsreaktors Wendelstein 7-X noch hineinsehen. Von innen nach außen sieht man das Plasmagefäß, eine der verwundenen Stellaratorspulen, eine ebene Spule, die Stützstruktur und das Außengefäß zusammen mit zahlreichen Kühlleitungen und Stromzuführungen.
Quelle: Wolfgang Filser/IPP
Es ist ein lang gehegter Menschheitstraum, die Energieentstehung auf der Sonne auf der Erde nachahmen zu können. Im Glutofen der Sonne verschmelzen Wasserstoff-Atomkerne zu Helium, wobei enorme Mengen Energie entstehen. Rein rechnerisch kann die sogenannte Kernfusion alle Energieprobleme auf der Erde lösen. Ein Gramm Brennstoff könnte in einem Kraftwerk 90.000 kWh Energie erzeugen. Das entspricht der Verbrennungswärme von 11 t Kohle.
Jetzt gibt es die behördliche Absolution
Vor fast 20 Jahren wurde der erste Antrag auf Errichtung einer Anlage für das Kernfusionsexperiment „Wendelstein 7-X“ in Greifswald in Mecklenburg-Vorpommern gestellt. In den vergangenen neun Jahren wurde an dem Reaktor gebaut. Im April 2014 wurde die Hauptmontage von Wendelstein 7-X abgeschlossen. Seither liefen die Betriebsvorbereitungen.
Wissenschaftler des TÜV Rheinland hatten im Auftrag des Landesamtes die technischen Voraussetzungen für eine Betriebsgenehmigung der Sonnensimulation geprüft.
Das erste Magnetfeld im Fusionsreaktor Wendelstein 7-X wurde im Juli 2015 erzeugt. Das Foto kombiniert die Leuchtspur eines Elektronenstrahls auf seinem vielfachen Umlauf längs einer Feldlinie durch das Plasmagefäß mit den Bildpunkten, die er auf einem fluoreszierenden Stab hinterlässt, der durch die Bildebene geschwenkt wird. Der schnell bewegte Stab ist wegen der langen Belichtungszeit nicht zu sehen.
Quelle: Matthias Otte/IPP
Nun hat die Anlage die behördliche Freigabe erhalten. Es kann also losgehen.
50 bizarr geformte Magnetspulen halten das Plasma in Form
Institutsleiter Thomas Klinger berichtet, dass in dem technisch hochgerüsteten, 16 m großen Vakuum-Ring bereits ein Vakuum erzeugt wurde, welches genau den physikalischen Vorhersagen entsprach. „Es ist uns gelungen, die Magnete so präzise zu bauen, dass die Annahmen komplett erfüllt sind“, sagt Klinger. Genau dieses Magnetfeld, welches die 50 bizarr geformten supraleitenden Spulen erzeugen, hält das Plasma in Form.
Das Magnetfeld soll verhindern, dass das Wasserstoffplasma, das ein Volumen von 30 m3 erreicht, etwa die Gefäßwände berührt. Kein Material der Welt würde die Berührung eines mehr als 100 Millionen °C heißen Plasmas überstehen. Zudem würden die kalten Wände das Plasma abkühlen, die Reaktion, die erst oberhalb von 100 Millionen °C einsetzt, würde abreißen.
Der Greifswalder Fusionsreaktor Wendelstein 7-X im Juni 2015: Am 10. Dezember soll die erste Kernfusion eingeleitet werden.
Quelle: Tino Schulz /IPP
Von Magnetfeldern gehalten schwebt das Plasma nahezu berührungsfrei im Inneren der Vakuumkammer. Die Spulen, die das Magnetfeld erzeugen, werden dabei fast auf den absoluten Nullpunkt von minus 270 °C abgekühlt. Das führt dazu, dass sie fast keine Energie verbrauchen.
Weltweit größte Fusionsexperiment des Stellarator-Typs
Wendelstein 7-X ist neben einer vergleichbaren Anlage in Japan das weltweit größte Fusionsexperiment des Typs „Stellarator“. Ein Stellarator ist eine wie ein Rettungsring geformte Anlage zum magnetischen Einschluss eines heißen Plasmas.
Der Wendelstein-Stellarator ist ein Koloss von 725 t. In diesen Forschungsgiganten sind bis jetzt über eine Milliarde € geflossen. Vor allem die Personalkosten haben die veranschlagten Kosten über die lange Aufbauphase des Projektes mehr als verdoppelt. Diese hohen Kosten tragen vor allem der Bund sowie die Europäische Union mit 20 % und das Land Mecklenburg-Vorpommern mit 8 %.
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