Kernfusion: Wendelstein 7-X funktioniert nach Plan

Die Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Greifswald arbeitet genau so, wie sie soll. Das haben Wissenschaftler aus Deutschland und den USA herausgefunden, die das Magnetfeld des Wendelstein 7-X untersucht haben. Vor einem Jahr wurde dort erstmals Plasma erzeugt.

Wendelstein 7-X ist ein Großexperiment der Max-Planck-Gesellschaft, an dem Plasma erzeugt wird. Die Erkenntnisse, die dort gewonnen werden, sind wichtig für die Fusionsforschung. Wendelstein ist ein Stellarator. Bei diesem Reaktortyp wird ein komplexeres Magnetfeld erzeugt als in einem Tokamak. Tokamak ist der verbreitetere Fusionsreaktortyp - der Forschungsreaktor Iter in Südfrankreich wird ein Tokamak.

50 Magnetspulen erzeugen ein Feld

Der Stellarator ist ein wulstartiger Ring mit einem Durchmesser von 16 Metern, der von einer komplizierten Struktur von 50 supraleitenden Magnetspulen umgeben ist. Sie erzeugen ein Magnetfeld, das das Plasma hält. Das Feld ist ringförmig und noch einmal in sich verdreht. Für ein derart komplex geformtes Magnetfeld bedarf es besonders geformter Spulen. Sie sehen aus wie zerquetschte Ringe und erinnern an moderne Skulpturen.

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

Dass die Anlage funktioniert, haben die Forscher des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) bereits bewiesen: Das erste Helium-Plasma wurde im Dezember 2015 erzeugt, das erste Wasserstoffplasma im Februar. Jetzt hat eine Gruppe von Forschern um Sam Lazerson vom Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) nachgewiesen, dass das Magnetfeld genau so funktioniert wie vorgesehen. Das PPPL ist eine Forschungseinrichtung des US-Energieministeriums und hat fünf Magnetspulen für den Wendelstein 7-X gebaut.

Der Stab leuchtet

Um das Magnetfeld zu vermessen, gaben sie einen Elektronenstrahl in den Stellarator. Der bewegte sich entlang der Feldlinie durch das Plasmagefäß. Mit einem fluoreszierenden Stab lässt sich der Strahl sichtbar machen: Trafen die Elektronen auf den Stab, entsteht ein Leuchtpunkt. Der Stab wurde in der Kammer geschwenkt und machte so das in sich verdrehte Magnetfeld sichtbar.

Das Feld zeigte die erwartete Form. Die "sorgfältig abgestimmte Topologie der verschachtelten magnetischen Oberflächen, die für eine gute Einschließung benötigt wird", sei verwirklicht worden, schreiben die Forscher in einem Aufsatz in der Fachzeitschrift Nature Communications. Die Abweichungen seien kleiner als 1:100.000.

Das bedeutet auf eine Strecke von 100 Metern eine Abweichung von einem Millimeter. Eine solche Genauigkeit habe es bisher weder beim Bau einer Fusionsanlage gegeben noch bei der Messung einer magnetischen Topologie. Die Messungen fanden bereits vor der Inbetriebnahme des Wendelstein 7-X im vergangenen Dezember statt. Die Ergebnisse wurden aber erst jetzt veröffentlicht.