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Greifswald Wendelstein 7-X erzielt Weltrekord
Vorpommern Greifswald Wendelstein 7-X erzielt Weltrekord
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14:06 28.07.2018
Wendelstein-Chef Thomas Klinger in der Schaltzentrale. Bis zu 100 Wissenschaftler verfolgen hier zeitgleich die Experimente. Auf den großen Bildschirmen im Hintergrund werden die Plasmen und Werte angezeigt. Quelle: Peter Binder
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Greifswald

Wo die Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts Greifswald auftauchen, sind sie gefeierte Stars. In der Plasmabranche werden die ersten Forschungserkenntnisse aus dem Fusionsexperiment Wendelstein 7-X mit Begeisterung aufgenommen. Mission des internationalen Forscherteams am Greifswalder Standort ist es, die Energiegewinnung zu revolutionieren und damit das Energieproblem der Menschheit zu lösen. Dazu soll nach dem Vorbild der Sonne Energie gewonnen werden. Durch die Verschmelzung zweier Atomkerne zu einem neuen Kern könnte massenweise Energie freigesetzt werden.Davon sind die Forscher jedoch noch meilenweit entfernt. Erst in einigen Jahrzehnten könnte ein Kraftwerk gebaut werden, in dem auch tatsächlich Fusion stattfindet. Die Forschungsanlage Wendelstein 7-X soll beweisen, dass der Aufbau mit dem sonderbar verdrehten Ring – dem Stellarator – Grundlage für ein Kraftwerk sein kann.

Bestwerte der Anlage in Japan übertroffen

Im Dezember 2015 ging der Wendelstein 7-X nach mehr als zehn Jahren Aufbauphase an den Start, das erste Plasma wurde erzeugt, damals unter immensem Medienauflauf. Nur 20 Forschungswochen später knackten die Wissenschaftler bereits den bis dahin geltenden Stellarator-Weltrekord. „Das war eine riesige Überraschung und Freude, dass wir diesen Wert im Dezember 2017 für den Bruchteil einer Sekunde erreicht haben“, blickt Professor Thomas Klinger, der technische Leiter des Wendelsteins, zurück. Doch was genau ist so ein Stellarator-Weltrekord? Nirgends wurde bisher ein derart heißes Plasma erzeugt mit einer derart hohen Dichte und einer derart guten Isolierung gegen die Außenwand wie in Greifswald. „Das hat die weltweite Forschergemeinde verblüfft. Normalerweise dauert es viele Jahre, bis man alles so gut in den Griff bekommt, dass man solche Ergebnisse erzielt“, sagt Klinger. Die zweite Stellarator-Anlage in der Größe des Wendelsteins (30 Kubikmeter) steht in Japan. Dort wird seit mehr als zehn Jahren experimentiert. Klinger: „Die Anlage hat den kleinen Nachteil, dass die genaue Formgebung des Magnetfeldes auf älteren Erkenntnissen beruht und die Maschine damit Grenzen hat.“

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Weltrekord ist noch eine Eintagsfliege

Heißere, dichtere und damit bessere Plasmen werden derzeit noch mit dem Tokamak-Prinzip erreicht. Dahinter verbirgt sich ein anderer Aufbau, allerdings für die gleiche Art der Energiegewinnung. Klinger ist optimistisch, dass es mit dem Stellarator gelingen wird, den Tokamak zu überholen. Das Wort Durchbruch will er in diesem Zusammenhang aber nicht hören. „Es ist in der Wissenschaft schon vorgekommen, dass man eine Entdeckung gemacht hat und sie dann zehn Jahre lang nicht reproduzieren konnte“, sagt Klinger. Auch das könne passieren. „Wir müssen verstehen, was jeder Knopf tut. Erst dann wissen wir, was getan werden muss, um das Plasma zu stabilisieren. Wir sind sozusagen über etwas Schickes gestolpert, jetzt wollen wir es einfangen.“

In der Geschichte des Feuers wäre jetzt das Funkenschlagen

Wo steht die Forschung heute auf dem Weg zu einem fertigen Kraftwerk? „Wenn man die Fusionsforschung mit der Nutzbarmachung des Feuers vergleicht, sind wir jetzt fröhlich beim Funkenschlagen. Wir versuchen gerade, dass es wirklich jedes Mal, wenn man die Steine aneinanderschlägt, einen Funken gibt. Dieser Funken muss jetzt auch wirklich noch Feuer machen“, erklärt Klinger. Das Feuer wäre dann der Durchbruch zur neuen Energiequelle.

Nach Experimentierphase wird zwei Jahre umgebaut

Nach jeder Experimentierphase wird der Wendelstein durch weitere Auf- und Umbauten verbessert. Beispielsweise wurde die Anlage mit einem Hitzeschild und einer Heizung speziell für schwere Teilchen ausgestattet. Wenn die gerade gestartete dritte Experimentierphase abgeschlossen ist, startet ein zweijähriger Umbau. „Theoretisch hätten wir die Anlage auch zuerst komplett aufbauen können“, so Klinger. Man habe sich jedoch für einen Weg entschieden, der es ermöglicht hat, frühzeitig Forschungsergebnisse zu sammeln und diese zu analysieren. Mit der Auswertung der jetzigen Experimente seien die Physiker locker zwei Jahre beschäftigt.

Energie nach dem Prinzip der Sonne

450 Angestellte arbeiten im Max-Planck-Institut Greifswald daran, die Energiegewinnung nach dem Prinzip der Sonne zu verstehen.

Auf der Sonne werden riesige Mengen Energie freigesetzt. Das geschieht durch eine Kettenreaktion bei der Verschmelzung zweier Atomkerne zu einem neuen Kern. Es verschmelzen Wasserstoffmoleküle und Helium. Dieser Vorgang wird Kernfusion genannt.

Der Unterschied zwischen einem Fusionskraftwerk und einem Atomkraftwerk ist, dass in letzterem Kernspaltung erfolgt. Durch die Spaltung wird Energie freigesetzt. Problem ist die hochradioaktive Strahlung, die bei der Kernspaltung freigesetzt wird und von der ein hohes Sicherheitsrisiko gibt. Bis heute gibt es weltweit keine Endlagerlösung für die radioaktiven Abfälle. Die Fusionsforschung gilt damit als deutlich sichere Alternative.

100 Millionen Grad und mehr sind für eine Kernfusion erforderlich. Damit zwei Atomkerne verschmelzen können, müssen sie sich sehr nahe kommen. Dem steht die elektrische Abstoßung entgegen, die durch sehr hohe Hitze überwunden werden muss.

Ein Rekordplasma ist das Produkt aus drei Faktoren: In einem bestimmten Raum muss eine genügend große Menge an Teilchen vorhanden sein (Dichte). Gleichzeitig müssen die Teilchen so heiß sein wie es geht (Wärme). Damit die Teilchen heiß sein können, müssen sie gegen die kalte Wand besonders gut wärmeisoliert sein (Isolierung).

Degrassi Katharina