Der Reaktor Wendelstein im deutschen Greifswald.

Der Reaktor Wendelstein im deutschen Greifswald.

© MPI für Plasmaphysik / Jan Hosan

Science

Fusionsreaktor Wendelstein steigert Energieumsatz um das 17-fache

Der Fusionsreaktor Wendelstein 7-X im deutschen Greifswald hat einen Rekord aufgestellt. Das Experiment konnte ein Plasma 8 Minuten lang aufrechterhalten und einen Energieumsatz von 1,3 Gigajoule (361 Kilowattstunden) erzielen. Das ist 17 Mal mehr als der bisherige Rekord.

Mehr Leistung im Plasma

Im vergangenen Herbst wurde der Stellarator nach 3-jährigen Umbauarbeiten wieder in Betrieb genommen. In dieser Zeit wurde er mit einer Wasserkühlung der Wandelemente und einem verbesserten Heizsystem ausgestattet. Dieses kann doppelt so viel Leistung in das Plasma einkoppeln wie zuvor. 

Am 15. Februar 2023 trugen diese Umbauarbeiten Früchte. Erstmals konnte die Anlage einen Energieumsatz von 1,3 Gigajoule erreichen - das 17-fache der Bestwerte aus der Zeit vor dem Umbau. Der Energieumsatz berechnet sich dabei aus der eingekoppelten Heizleistung, multipliziert mit der Dauer der Entladung. Die durchschnittliche Heizleistung betrug dabei 2,7 Megawatt.

Verbesserte Kühlung in der Reaktorwand

"Nur wenn es gelingt, kontinuierlich große Energiemengen ins Plasma einzukoppeln und die entstehende Wärme wieder abzuführen, ist ein Kraftwerksbetrieb möglich", heißt es in einer Aussendung des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik. Das soll bei Wendelstein 7-X über die sogenannten Divertor-Prallplatten geschehen. Diese sind Teil der Innenwand und seit dem Umbau mit einem Netz aus 6,8 Kilometern Wasserrohren durchzogen.

Keine andere Fusionsforschungsanlage weltweit verfügt heute über eine derart umfassend gekühlte Wand. Ein Blick durch eine Infrarotkamera zeigt, wie gut die Divertorplatten die Hitze des Plasmas ableiten können. In einzelnen Bereichen werden Temperaturen von bis zu 600 Grad Celsius erreicht (rote Flächen), die Kacheln können Temperaturen von bis zu 1.200 Grad Celsius standhalten.

Man taste sich jetzt langsam an immer höhere Energiewerte heran, sagt Bereichsleiter Thomas Klinger. Die Entladung des Plasmas dauerte beim Versuch 480 Sekunden, also 8 Minuten. Innerhalb weniger Jahre soll diese Zeit auf eine halbe Stunde ausgeweitet werden. Ziel ist ein Energieumsatz von 18 Gigajoule, was 5.000 Kilowattstunden entspricht.

Was ist ein Stellarator?

Beim Stellarator handelt es sich um einen Reaktortyp, in dem Kernfusion betrieben werden kann. Im Gegensatz zum Tokamak wird das Plasma im Stellarator nicht in einer Donutform gehalten, sondern ähnelt einem verdrehten Band. Der Vorteil des Stellarators ist dabei, dass er theoretisch kontinuierlich Energie erzeugen kann. Beim Tokamak muss die Anlage nach einer gewissen Zeit abgeschaltet und neu gestartet werden.

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