Deutscher Fusionsreaktor erreicht wichtigen Meilenstein

Im optimierten Magnetfeldkäfig des Kernfusionsreaktors Wendelstein 7-X in Greifswald konnten laut dem Max -Planck-Insitut für Plasmaphysik (IPP) die Energieverluste des Plasmas wie erhofft  signifikant reduziert werden. Dennoch betragen die Verluste weiterhin 30 Prozent der Heizleistung. 

In Bezug auf Entladungsdauer, Dichte oder Energieinhalt des Plasmas, das für eine Kernfusion wesentlich ist, hatten die Forscher*innen vor rund 3 Jahren bereits mehrere Rekorde erzielt. Diese Experimente wurden nun genauer unter die Lupe genommen.

"Neoklassischer Verlust" in einem konventionellen Stellarator sehr hoch

Der Wendelstein 7-X basiert auf dem sogenannten Stellaratoren-Prinzip. Das bedeutet, dass er die Verluste mit steigender Plasmatemperatur extrem stark anwachsen lässt. Ein auf dieser Basis geplantes Kraftwerk wäre damit äußert groß und teuer. Der durch Stöße zwischen Plasmateilchen erzeugte „neoklassische Verlust“ sei in einem konventionellen Stellarator zudem sehr hoch, wodurch eine Zündung des Fusionsfeuers unmöglich würde. Im Gegensatz zum Bauprinzip des konkurrierenden Tokamaks kann ein Stellarator allerdings im Dauerbetrieb laufen. Für einen Kraftwerk optimal. 

Um Verluste zu reduzieren, wurde daher dass Magnetfeld im Wendelstein 7-X optimiert. Nicht optimierte Stellaratoren hätten hingegen Verluste zur Folge, die größer als die Heizleistung wären. Die Ergebnisse zeigen, dass die im Wendelstein 7-X beobachteten Plasmaprofile nur in Magnetfeldern mit geringen neoklassischen Verlusten denkbar sind. Umgekehrt hat die Verbesserung des Magnetfeldes diese Verluste reduziert.

Wassergekühlte Wandverkleidung aktuell in Entwicklung

In einem nächsten Schritt wollen die Forscher*innen überprüfen, ob die Leistungsfähigkeit des Konzeptes auch bei längeren Plasmazuständen gewährleistet ist. Um 30 Minuten lange Plasmen zu erforschen, wird daher aktuell eine wassergekühlte Wandverkleidung eingebaut. Bisher konnten die Forscher*innen ein Plasma von 20 Millionen Grad Celsius und einen Energiegehalt von mehr als 1 Megajoule erzeugen. Auch konnten sie ein Plasma über 100 Sekunden erhalten.

Zusätzlich haben die Expert*innen Plasmadichten von bis zu 2 x 10^20 Teilchen pro Kubikmeter erreicht, mit denen sich ein Fusionskraftwerk betreiben ließe. Die Studie wurde im Magazin Nature veröffentlicht.