Nach Pausenjahr: Wendelstein 7-X startet in neue Experimentphase
In Greifswald wird jetzt eine neue Phase in der Kernfusions-Forschung eingeleitet. Nach einjähriger Wartungs- und Umbauphase wird der weltweit größte und leistungsfähigste Stellarator Wendelstein 7-X wieder in den Experiment-Betrieb gehen.
Heute startet Wendelstein 7-X deutlich optimiert in die neue Experimentphase OP2.2. Wie die Forscher mitteilten, wurden dafür zahllose Erweiterungen, Verbesserungen und Reparaturen am Wendelstein 7-X selbst, der Steuerung und Datenakquisition, den Heizsystemen und den knapp 50 verschiedenen Plasmadiagnostiken vorgenommen.
In der Fusionsanlage steht jetzt ein zusätzliches Heizungsmodul (Gyrotron), zur Verfügung, das deutlich mehr als 1 Megawatt Leistung über Mikrowellen ins Plasma koppeln kann. Diese Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Heizung (ECRH) strahlt Mikrowellen mit genau der Frequenz in das Plasma, mit der die Elektronen im Plasma auf Schraubenbahnen um die Magnetfeldlinien zirkulieren.
Erstmals wird auch der neue Dauerbetrieb-Pellet-Injektor eingesetzt. Er wurde am Oak Ridge National Laboratory, einem Forschungszentrum des US-Energieministeriums (DOE), speziell für Wendelstein 7-X gebaut. Er dient dazu, den Nachschub an Wasserstoffteilchen ins Plasma sicherzustellen - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem Kernfusions-Kraftwerk. Der Pellet-Injektor erzeugt lange Stangen aus gefrorenem Wasserstoff, aus denen in Abständen von Sekundenbruchteilen winzige Segmente (Pellets) abgeschnitten werden, um sie wie in einem Blasrohr mit großem Druck ins Plasma zu schießen.
Künftig soll das über Zeiträume von mehreren Minuten bei höheren Plasmatemperaturen möglich sein. "Wir nähern uns Schritt für Schritt höheren Heizleistungen an", sagt IPP-Direktor Thomas Klinger. "Einerseits geht es darum, die Belastungsgrenzen von Wärmelasten auf die Grafitwände von W7-X vorsichtig auszutesten. Andererseits wollen wir turbulenzgesteuerte Transportprozesse im Plasma und die Abfuhr von Wärme und Teilchen verstehen."
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Umfangreiche Arbeiten
Die letzten großen Fortschritte in der Anlage gab es im Februar 2023. Damals erzeugten die Forscher des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) für die Dauer von 8 Minuten ein Plasma und erreichten 1,3 Gigajoule Leistungsabfuhr. Anschließend fuhr man das System planmäßig herunter, um es zu warten und anhand der neuen Erkenntnisse zu verbessern.Heute startet Wendelstein 7-X deutlich optimiert in die neue Experimentphase OP2.2. Wie die Forscher mitteilten, wurden dafür zahllose Erweiterungen, Verbesserungen und Reparaturen am Wendelstein 7-X selbst, der Steuerung und Datenakquisition, den Heizsystemen und den knapp 50 verschiedenen Plasmadiagnostiken vorgenommen.
In der Fusionsanlage steht jetzt ein zusätzliches Heizungsmodul (Gyrotron), zur Verfügung, das deutlich mehr als 1 Megawatt Leistung über Mikrowellen ins Plasma koppeln kann. Diese Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Heizung (ECRH) strahlt Mikrowellen mit genau der Frequenz in das Plasma, mit der die Elektronen im Plasma auf Schraubenbahnen um die Magnetfeldlinien zirkulieren.
Erstmals wird auch der neue Dauerbetrieb-Pellet-Injektor eingesetzt. Er wurde am Oak Ridge National Laboratory, einem Forschungszentrum des US-Energieministeriums (DOE), speziell für Wendelstein 7-X gebaut. Er dient dazu, den Nachschub an Wasserstoffteilchen ins Plasma sicherzustellen - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem Kernfusions-Kraftwerk. Der Pellet-Injektor erzeugt lange Stangen aus gefrorenem Wasserstoff, aus denen in Abständen von Sekundenbruchteilen winzige Segmente (Pellets) abgeschnitten werden, um sie wie in einem Blasrohr mit großem Druck ins Plasma zu schießen.
Schrittweise voran
In den kommenden Experimenten geht es vor allem darum, die Leistungsparameter für die erzeugten Plasmen schrittweise zu erhöhen. In der letzten Messphase OP2.1 gelang es, die Ionen im Plasma kurzzeitig auf etwa 35 Millionen Grad Celsius zu heizen und die Wärmenergie sowie die Teilchen kontrolliert abzuführen.Künftig soll das über Zeiträume von mehreren Minuten bei höheren Plasmatemperaturen möglich sein. "Wir nähern uns Schritt für Schritt höheren Heizleistungen an", sagt IPP-Direktor Thomas Klinger. "Einerseits geht es darum, die Belastungsgrenzen von Wärmelasten auf die Grafitwände von W7-X vorsichtig auszutesten. Andererseits wollen wir turbulenzgesteuerte Transportprozesse im Plasma und die Abfuhr von Wärme und Teilchen verstehen."
Zusammenfassung
- Wendelstein 7-X startet optimiert in die neue Experimentphase OP2.2
- Zahlreiche Erweiterungen und Verbesserungen am Wendelstein 7-X vorgenommen
- Neues Heizungsmodul (Gyrotron) kann über 1 Megawatt ins Plasma koppeln
- Einsatz eines neuen Dauerbetrieb-Pellet-Injektors für kontinuierlichen Wasserstoffnachschub
- Experimente zielen auf Erhöhung der Leistungsparameter und Plasmatemperaturen
- IPP-Direktor Klinger: Belastungsgrenzen und turbulenzgesteuerte Transportprozesse erforschen
- Letzte große Fortschritte im Februar 2023 mit Erzeugung eines Plasmas für 8 Minuten
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