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Kernfusion und Fusionsanlagen > Wendelstein 7-X (Deutschland)

Typ: Stellarator • Plasmaradius : 5,5 Meter • Plasmatemperatur: 60 bis 130 Mio. Grad •
Betreiber: IPP • Baubeginn: 1994 • Inbetriebnahme: 10. Dezember 2015


Größte Stellarator-Forschungsanlage

Wendelstein 7-X, Gebäude in Greifswald

Wendelstein 7-X ist die weltweit größte Fusionsforschungsanlage vom Typ Stellarator. Sie wird seit 2015 durch das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald betrieben.[1] Teil des Teams sind auch Forscher des US Department of Energy und des Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL).[2] Die Anlage ist Nachfolger von Wendelstein 7-AS.

Ziel von Wendelstein 7-X ist, mit bis zu 30 Minuten langen Plasmaentladungen den Dauerbetrieb und die Kraftwerkstauglichkeit des Anlagentyps Stellarator zu demonstrieren.[1] Wasserstoff- und Deuteriumkerne werden dazu auf 60 bis 130 Mio. Grad zu Plasma mit einen Radius von maximal 5,5 Metern erhitzt.[3] Das Plasma wird in einem optimierten Magnetfeld eingeschlossen, welches von 50 supraleitenden Magnetspulen erzeugt wird .[1]

Die Gesamtkosten für das Projekt beziffert das Institut auf 1,2 Mrd. Euro.[4]

1980-2014: Planung, Forschung und Montage

Wendelstein 7-X während der Bauphase 2011

Mit den Planungen für die Forschungsanlage war im Jahr 1980 begonnen worden.[5]

Dem Bau der Anlage vorausgegangen waren mehr als zehn Jahre theoretischer Forschung und computergestützter Berechnung, in denen die für die Plasmastabilität und Wärmeisolierung besten Magnetfelder und die dafür geeignete Form der Magnetspulen gesucht wurden.[6]

1996 wurde die Baugenehmigung erteilt und die Finanzierung vereinbart, im April 2005 mit der Montage begonnen.[5] Von 2003 bis 2007 hatte das Projekt mit technischen Rückschlägen zu kämpfen; dabei musste einer der Hersteller Konkurs anmelden.[7] Im Mai 2013 konnte der Kern der Anlage im Rohbau fertiggestellt werden, im Mai 2014 war die Hauptmontage abgeschlossen, und die Betriebsvorbereitungen begannen.[5]

2015-2016: Erzeugung von Helium- und Wasserstoffplasma

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Fusionsanlage "Wendelstein 7-X" in Betrieb

(veröffentlicht in YouTube am 11. Dezember 2015)

Am 10. Dezember 2015 wurde Wendelstein 7-X in Betrieb genommen und mit ersten Tests begonnen. Das erste Plasma existierte eine Zehntelsekunde lang, bei einer Temperatur von rund einer Mio. Grad.[8]

Am 3. Februar 2016 wurde das erste Wasserstoff-Plasma mit einer Dauer von einer Viertelsekunde und einer Temperatur von 80 Mio. Grad erzeugt.[9] In der Folgezeit wurde bei den Ionen eine Temperatur von rund 10 Mio. Grad, bei den Plasmaelektronen von ungefähr 100 Mio. Grad erreicht. Im März 2016 wurden die Experimente wegen eines geplanten Umbaus der Anlage vorübergehend beendet. Es wurden „6000 Kohlenstoffkacheln zum Schutz der Gefäßwände“ und zehn Divertormodule angebracht.[10]

2017-2018: Zweite Experimentierphase

Am 7. September 2017 wurde die zweite Experimentierphase gestartet.[5]

Laut einer Pressemitteilung vom 25. Juni 2018 erreichte das IPP höhere Plasmatemperaturen und -dichten, längere Pulse und stellte "den weltweiten Stellarator-Rekord für das Fusionsprodukt" auf[11]

Im November 2018 meldete das IPP neue Rekorde: es wurden "höhere Werte für die Dichte und den Energieinhalt des Plasmas sowie lange Entladungsdauern bis zu 100 Sekunden" erzielt.[12] Die Plasmatemperatur konnte auf über 40 Mio. Grad und bei niedrigerer Dichte auf 100 Mio. Grad erhöht werden.[13]

Derzeit ruht der Experimentierbetrieb. Es wird ein neues Wasserkühlungssystem mit vier Kilometer langen Wasserleitungen eingebaut, mit dessen Hilfe sehr hohe Temperaturen und halbstündige Plasmaentladungen ermöglicht werden sollen. Darüber hinaus werden neue Divertor-Prallplatten installiert, die das Plasma sauberhalten und die Wärme abführen sollen. In einem künftigen Fusionskraftwerken könnten damit über einen Wasserkreislauf Turbinen zur Stromerzeugung angetrieben werden.[13]

Kritik

Im Juli 2012 kritisierte der BUND, beim Bau der Anlage sei gegen Sicherheitsstandards verstoßen worden, und wies auf Gesundheitsrisiken hin. "So gehe aus den Akten des bisherigen Genehmigungsverfahrens hervor, dass die Hallentore nicht ausreichend gegen den Austritt der im Betrieb entstehenden Neutronenstrahlung abgeschirmt seien und der verwendete Strahlenschutzbeton fehlerhaft sei. Zudem soll das Dach der erst vor wenigen Jahren errichteten Experimentalhalle bereits Risse aufweisen." Das IPP wies die Vorwürfe zurück.[14]

Im August 2012 gab es Differenzen zwischen dem Sozialministerium von Mecklenburg-Vorpommern und dem IPP. So war umstritten, ob der in der Halle Ende der in den 1990er Jahren verbaute Beton den Vorgaben des Strahlenschutzes entsprach. Ein unabhängiges Gutachten sollte erstellt werden.[15]

Nach einem Gutachten des TÜV SÜD vom Oktober 2013 sollen vom geplanten Kernfusionsexperiment keine Gefahren für Menschen und Umwelt ausgehen.[16]

In seiner Homepage nimmt das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik ausführlich zu den Themen Sicherheit und Strahlenschutz bei Wendelstein 7-X Stellung.[4]

  • Wendelstein 7-X - Eine Forschungsanlage geht in die Endphase
Wendelstein_7-X_-_Eine_Forschungsanlage_geht_in_die_Endphase

Wendelstein 7-X - Eine Forschungsanlage geht in die Endphase

Greifswald TV, REGIONAL vom 6. Januar 2012

(Letzte Änderung: 19.02.2021)

Einzelnachweise

  1. 1,0 1,1 1,2 IPP: Wendelstein 7-X abgerufen am 19. Februar 2021
  2. interestingengineering.com: Germany's New Machine Brings Us Leaps Closer to Nuclear Fusion vom 6. Dezember 2016
  3. IPP: Einführung – der Stellarator Wendelstein 7-X abgerufen am 19. Februar 2021
  4. 4,0 4,1 IPP: Sicherheitsfragen abgerufen am 19. Februar 2021
  5. 5,0 5,1 5,2 5,3 IPP: Meilensteine abgerufen am 19. Februar 2021
  6. onlinelibrary.wiley.com: Wendelstein 7‐X im Betrieb - Fusionsforschung mit Stellaratoren vom 2. Januar 2019
  7. Business Insider Australia: Germany is about to start up a monster machine that could revolutionise the way we use energy vom 1. November 2015
  8. IPP: Erstes Plasma: Fusionsanlage Wendelstein 7-X in Betrieb gegangen vom 10. Dezember 2015
  9. IPP: Fusionsanlage Wendelstein 7-X erzeugt erstes Wasserstoff-Plasma vom 3. Februar 2016
  10. IPP: Wendelstein 7-X: Aufrüstung nach erfolgreicher erster Experimentierrunde vom 6. Juli 2016
  11. IPP: Wendelstein 7-X erreicht Weltrekord vom 25. Juni 2018
  12. IPP: Erfolgreiche zweite Experimentrunde mit Wendelstein 7-X vom 26. November 2018
  13. 13,0 13,1 IPP: Funken in der Sternenmaschine vom 29. Mai 2019
  14. verivox.de: Kernfusion: Forschungsreaktor könnte Land und Leute verstrahlen vom 27. Juli 2012
  15. NDR.de: "Wendelstein 7-X": Rüffel vom Ministerium vom 1. August 2012 (via WayBack)
  16. heise.de: Gutachten bescheinigt Kernfusionsprojekt ausreichenden Strahlenschutz vom 29. Oktober 2013
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