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Wendelstein 7-X: Sonnig bis heiß in Greifswald

Die Vorhersage für Donnerstag, den 10. Dezember 2015: Die Temperaturen in Greifswald steigen vereinzelt auf 100 Millionen Grad. Denn an der Anlage Wendelstein 7-X wird erstmals Plasma erzeugt.

Artikel von veröffentlicht am
Wendelstein 7-X (im Juni 2015): neun Jahre Bauzeit
Wendelstein 7-X (im Juni 2015): neun Jahre Bauzeit (Bild: Tino Schulz/IPP)

Am Stellarator Wendelstein 7-X soll an diesem Tag zum ersten Mal ein Plasma erzeugt werden. Die Experimente an der Forschungsanlage dienen der Vorbereitung der Kernfusion.

Inhalt:
  1. Wendelstein 7-X: Sonnig bis heiß in Greifswald
  2. Stellarator oder Tokamak
  3. Helium-3-Fusion setzt fast keine Strahlung frei

Wendelstein 7-X ist ein Großexperiment der Max-Planck-Gesellschaft, an dem für die Kernfusion geforscht wird. Es ist ein wulstartiger Ring - wie ein Rettungsring oder ein Donut - mit einem Durchmesser von 16 Metern. Umgeben ist der Ring von einer komplizierten Struktur von 50 supraleitenden Magnetspulen, die mit flüssigem Helium auf etwa minus 270 Grad gekühlt werden.

Wasserstoffisotope sollen fusionieren

Kernfusion ist die Energiequelle der Sterne: Zwei Wasserstoffkerne verschmelzen zu einem Heliumkern, wobei sehr viel Energie freigesetzt wird. Genug etwa, um die Erde in einer Entfernung von etwa 150 Millionen Kilometern von der Sonne mit ausreichend Licht und Wärme zu versorgen. Um hier den Bedarf an Energie zu decken, wird versucht, den Prozess mit den Wasserstoffisotopen Deuterium (D) und Tritium (T) nachzubilden.

Das größte Problem dabei ist, dass sich die beiden positiv geladenen Atomkerne gegenseitig abstoßen. Sie verschmelzen nur unter extremen Bedingungen: bei einem Druck von 200 Milliarden Bar und einer Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius. Solche Bedingungen herrschen nur im Innern eines Sterns wie der Sonne. Da sich ein solcher Druck auf der Erde nicht erzeugen lässt, muss die Zündtemperatur umso höher sein: Sie beträgt eben 100 Millionen Grad oder mehr.

Fusion setzt Neutron und Energie frei

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Bei diesen Temperaturen geht Materie in den Plasmazustand über. Dabei werden die Elektronen von der Atomhülle abgetrennt. Es entsteht ein elektrisch leitendes Gemisch aus Elektronen und den ungebundenen Atomkernen, den Ionen. Kollidieren die Ionen dann, stoßen sie sich nicht gegenseitig ab, sondern verschmelzen zu einem Heliumkern. Dabei wird ein Neutron freigesetzt und Energie. Viel Energie: Mit der Fusion von einem Gramm Brennstoff könnten etwa 90.000 Kilowattstunden Strom erzeugt werden - etwa so viel wie durch die Verbrennung von elf Tonnen Kohle.

Zunächst müssen diese Bedingungen aber erzeugt werden. Dazu ist ein hoher Energieaufwand nötig. Außerdem hält solchen Temperaturen kein irdisches Material stand. Das heiße Plasma darf also auf keinen Fall mit den Wänden der Brennkammer in Kontakt kommen. Zudem würde das Plasma dabei abkühlen.

Supraleitende Spulen erzeugen Magnetfeldkäfig

Deshalb wird das Plasma in einem Magnetfeldkäfig gehalten, das 50 Spulen erzeugen. Jede Spule ist 3,5 Meter hoch und wiegt 6 Tonnen. Da das Plasma leitfähig ist, kann das Magnetfeld seine Form beeinflussen. Das Feld ist ringförmig und in sich noch einmal verdreht. Um diese Form zu erzeugen, bedarf es besonders geformter Spulen, die wie zerquetschte Ringe oder moderne Skulpturen aussehen. Entworfen wurde sie mit Hilfe eines Supercomputers, der zuvor errechnet hatte, wie der Magnetfeldkäfig aussehen muss, um das Plasma zu halten. Dazu passend wurden dann die Formen für die Spulen entworfen.

Die Spulen umgeben eine Vakuumkammer aus Stahl, in der das Plasma erzeugt wird. Hinzu kommen 20 ringförmige Spulen, mit denen das Magnetfeld justiert werden kann. Der Spulenring besteht aus fünf praktisch gleichen Modulen. Er sitzt auf einem Torus aus Stahl, der mit vielen Anschlüssen übersät ist.

Im vergangenen Jahr wurde Wendelstein 7-X nach neun Jahren Bauzeit fertig. Im Sommer wurden die Messungen des Magnetfelds erfolgreich abgeschlossen. Es ist also alles bereit.

Stellarator oder Tokamak 
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%username% 11. Dez 2015

ja, ist top! liegt an holger klein (holgi) => https://twitter.com/holgi / hier seine...

DER GORF 11. Dez 2015

Lol, das hat schon fast weh getan. xD

M.P. 11. Dez 2015

Eigentlich sind anscheinend laut Wikipedia die autretenden Fusionen in *dieser...

FreiGeistler 10. Dez 2015

Ich bin überzeugt du solltest einen Roman schreiben. :D Ich würde ihn lesen. Wird...

x2k 10. Dez 2015

Eig. Sind es sogar 6*10^23 teilchen für ein mol helium. ^Postmortales klugscheißen sorry...


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