Stellaratoren: Was ein Erfolg von Wendelstein für die Kernfusion bedeutet

Noch ist unklar, nach welchem Prinzip ein erster Kernfusionsreaktor funktioniert. Bis zu dessen Start wird es aber noch mehrere Jahrzehnte dauern.

Ein Bericht von Friedhelm Greis veröffentlicht am 19. August 2021, 14:00 Uhr

Der Forschungsreaktor Wendelstein 7-X in Greifswald (Bild: Werner Pluta/Golem.de)

Wenn es um die Frage geht, wie eine klimaneutrale Energieversorgung der Zukunft aussehen könnte, spielen Kernfusionsreaktoren weiterhin eine Rolle. Zwar gehen selbst optimistische Szenarien davon aus, dass solche Kraftwerke erst in der zweiten Hälfte dieses Jahrhunderts tatsächlich Strom in Europa liefern könnten. Doch weiterhin wird mit hohem theoretischen und praktischen Aufwand an der Technik geforscht. Was bedeutet in diesem Zusammenhang die jüngste Meldung aus Greifswald, wonach das dort eingesetzte System Wendelstein 7-X ein sich selbst erhaltendes Fusionsfeuer erzeugen könnte?

Das Besondere am Greifswalder Forschungsreaktor Wendelstein 7-X ist der Einsatz sogenannter Stellaratoren. Diese sollen durch eine komplexe Magnetfeldgeometrie das für die Kernfusion erforderliche Plasma einschließen. Anders als beim sogenannten Tokamak-Prinzip ist dafür kein gepulster Strom erforderlich, sondern ein Dauerbetrieb möglich, bei dem das Plasma nicht ständig neu gezündet werden muss.

Stellarator-Forschung liegt noch deutlich zurück

Dennoch hat sich die Forschung in den vergangenen Jahrzehnten vor allem auf Tokamak-Reaktoren konzentriert. "Die Stellaratoren liegen in der Entwicklung etwa anderthalb Generationen hinter den Tokamaks zurück", sagt Isabella Milch vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching bei München im Gespräch mit Golem.de. Das lag unter anderem daran, dass es zuvor nicht die Möglichkeiten gab, die bei Stellaratoren entstehenden Verluste zu vermeiden.

Nun haben Analysen des Fusionsfeuers gezeigt, dass durch die berechnete Geometrie die sogenannten neoklassischen Verluste erfolgreich gesenkt werden konnten - zumindest in den bislang erzeugten Kurzimpulsen. "Wendelstein 7-X hat die Hauptaufgabe, zu zeigen, dass der Plasmaeinschluss der Stellaratoren genauso gut ist wie der der Tokamaks. Wenn er das zeigen kann, dann kommt zugleich der große Vorteil der Stellaratoren zum Tragen: Dass sie im Dauerbetrieb arbeiten können", erläutert die Pressesprecherin.

Dauerbetrieb noch in diesem Jahrzehnt angestrebt

Der Dauertrieb von bis zu 30 Minuten soll nach einem Umbau der Anlage in den kommenden Jahren getestet werden. "Dafür wird sie gerade fit gemacht. Dafür wird die Innenwand ausgebaut, damit sie wassergekühlt wird. Und wenn das fertig ist, wird man sich schrittweise an diese halbe Stunde rantasten. Das dauert noch lange. Aber noch in diesem Jahrzehnt", sagt Milch.

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Der Stellarator Wendelstein 7-X in Greifswald (Foto: Werner Pluta/Golem.de)

Doch welchen Einfluss könnte Wendelstein 7-X überhaupt noch auf die europäische Kernfusionsforschung nehmen? Schließlich wird mit dem Iter in Südfrankreich ein extrem teurer und aufwendiger Reaktor getestet, der auf dem Tokamak-Prinzip basiert. Auf dieser Grundlage soll wiederum das Demonstrationskraftwerk Demo gebaut werden, das eine elektrische Leistung von einigen Hundert Megawatt in das Stromnetz einspeisen soll.

Die Erkenntnisse aus Demo, mit dessen Baubeginn im Jahr 2050 gerechnet wird, sollen für kommerzielle Kraftwerke verwendet werden.