Wendelstein 7-X glüht: Fusions-Außenseiter lässt jetzt Rekorde purzeln

Verknotet, verformt, fast schon verrückt - der Stellarator galt lange als zu kompliziert für die Praxis. Doch Wendelstein 7-X trotzt allen Zweifeln: Mit neuen Rekordwerten könnte sich der technische Außenseiter als echter Hoffnungsträger entpuppen.

Fusionsenergie: Deutscher Stellarator knackt Rekorde

In der am 22. Mai 2025 abgeschlossenen Experimentkampagne OP 2.3 hat das internationale Team von Wendelstein 7-X einen neuen Weltrekord beim sogenannten Tripelprodukt erzielt. Dieser Wert kombiniert drei Schlüsselgrößen der Fusionsphysik: Teilchendichte, Temperatur und Energieeinschlusszeit. Der Rekord wurde bei einer Plasmadauer von über 43 Sekunden erreicht - eine für den Kraftwerksbetrieb relevante Zeitskala.

Das Besondere: Wendelstein 7-X übertraf laut der offiziellen Mitteilung bei langen Plasmaentladungen erstmals sogar die Werte führender Tokamak-Anlagen wie JET oder JT60U - trotz ihres deutlich größeren Plasmavolumens. Der Stellarator-Typ, auf dem Wendelsein basiert, war bislang zwar theoretisch vielversprechend, galt aber als technisch schwer beherrschbar. Nun zeigt sich, dass er auch bei zentralen Leistungsparametern mit etablierten Konzepten mithalten kann.

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Die Rekorde dieser Experimentkampagne sind mehr als reine Messwerte. Sie stehen für einen wichtigen Fortschritt bei der Validierung des Stellarator-Konzepts - ermöglicht durch eine exzellente internationale Zusammenarbeit.
Prof. Dr. Robert Wolf, Leiter Stellarator-Heizung und -Optimierung
Maßgeblich beteiligt am wichtigen Erfolg war ein Pellet-Injektor des US-Forschungslabors Oak Ridge. Mit präzise getakteten Wasserstoff-Pellets, die im Sekundentakt in das Plasma geschossen wurden, schuf das System erstmals eine reproduzierbare Versorgung für lange Entladungen - ein möglicher Standard für künftige Reaktoren. Weitere Partner wie CIEMAT, KIT oder das Princeton Plasma Physics Laboratory lieferten Simulationen, Heiztechnologien und Diagnostiksysteme. Wendelstein 7-XPellet-Injektor am Wendelstein 7-X (MPI für Plasmaphysik, Beate Kemnitz) Wichtige Technik im Detail
  • Pellet-Injektor: Erzeugt einen 3 mm dicken Strang aus Wasserstoff-Eis, von dem 3,2 mm lange Zylinder mit 300-800 m/s ins Plasma geschossen werden; Betrieb in variablen Pulsraten seit September 2024.
  • Plasmaheizung: Mikrowellenbasierte Elektronen-Zyklotron-Resonanz-Heizung (ECRH), entwickelt mit dem KIT und der Universität Stuttgart.
  • Diagnostik:
    • Ionentemperatur: Röntgen-Spektrometer des Princeton Plasma Physics Laboratory
    • Elektronendichte: Interferometer des IPP (weltweit einzigartig)

Noch mehr Spitzenwerte

Auch bei weiteren Schlüsselparametern erreichte Wendelstein 7-X neue Bestwerte: Der Energieumsatz stieg auf 1,8 Gigajoule bei 360 Sekunden Plasmadauer - ein Wert, der sogar den bisherigen Spitzenwert des chinesischen Tokamaks EAST übertrifft, der rund 1,7 Gigajoule erzielt hatte.

Und beim sogenannten Beta-Wert, dem Verhältnis von Plasma- zu Magnetdruck, wurde mit 3 % im Volumen ein für Stellaratoren bislang unerreichter Wert erzielt. Dabei wurde das Magnetfeld gezielt reduziert, um das Plasma zu komprimieren. Die Ionentemperatur stieg in dieser Phase auf bis zu 40 Millionen Grad Celsius. Wendelstein 7-XWendelstein 7-X (MPI für Plasmaphysik, Jan Hosan) Die Ergebnisse zeigen: Stellaratoren können nicht nur lange Plasmen stabil halten, sondern auch effizient Energie einspeisen und hohe Druckverhältnisse erzeugen - zentrale Voraussetzungen für ein späteres Kraftwerk. Wie das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik mitteilt, ist damit ein entscheidender Nachweis für die Praxistauglichkeit des Konzepts erbracht. Detaillierte Ergebnisse (Dinklage et al.) wurden vom MPI für Plasmaphysik angekündigt.

Was ist der Wendelstein 7-X?
Der Wendelstein 7-X ist die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, die vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald betrieben wird. Die Experimentieranlage wurde entwickelt, um die Kraftwerkstauglichkeit von Stellaratoren für die Kernfusion zu erforschen.

Mit seinen 50 supraleitenden, nicht planaren Magnetspulen erzeugt der Wendelstein 7-X ein optimiertes Magnetfeld, das Plasma einschließen und über lange Zeiträume stabil halten kann - ein entscheidender Vorteil gegenüber anderen Fusionskonzepten.
Tokamak oder Stellarator?
Während Tokamaks wie ITER bisher die Fusionsforschung dominieren, bieten Stellaratoren wie der Wendelstein 7-X entscheidende Vorteile: Sie können kontinuierlich betrieben werden, wohingegen Tokamaks nur gepulst arbeiten können, was ihre Effizienz als Energiequelle deutlich verringert.

Stellaratoren benötigen laut Experten weniger eingespeiste Leistung zur Aufrechterhaltung des Plasmas, bieten größere Designflexibilität und ermöglichen eine Vereinfachung einiger Aspekte der Plasmakontrolle. Die aktuelle Leistung des W7-X könnte die Zukunft der Fusionsforschung neu ausrichten.
Wie funktioniert ein Stellarator?
Ein Stellarator ist eine Maschine, die Magnetfelder nutzt, um Plasma in einer donutförmigen Gestalt (Torus) einzuschließen. Anders als beim Tokamak wird die notwendige Verdrillung des Magnetfelds ausschließlich durch außerhalb des Plasmagefäßes angeordnete stromdurchflossene Spulen erzeugt.

Der Wendelstein 7-X basiert auf einem integrierten Optimierungskonzept namens HELIAS (HELIcally Advanced Stellarator) mit einem quasi-isodynamischen Magnetfeld, das elektrische Ströme im Plasma minimiert und zu höherer Stabilität führt.
Was wurde am W7-X verbessert?
Während der Wartungsphase 2023-2024 wurde der Wendelstein 7-X mit zahlreichen Verbesserungen ausgestattet. Besonders bedeutsam war ein neues Heizelement (Gyrotron), das deutlich mehr als 1 Megawatt Leistung via Mikrowellen ins Plasma einspeisen kann - ein wichtiger Fortschritt gegenüber den bisherigen Modulen.

Zudem wurde ein stationärer Pellet-Injektor installiert, der am Oak Ridge National Laboratory speziell für den W7-X entwickelt wurde. Er produziert Stäbe aus gefrorenem Wasserstoff, aus denen kleine Pellets abgeschnitten und mit hohem Druck ins Plasma geschossen werden.
Erzeugt W7-X schon Fusionsenergie?
Nein, der Wendelstein 7-X ist nicht für eine nennenswerte Freisetzung von Fusionsenergie konzipiert. In früheren Phasen arbeitete die Anlage mit reinem Wasserstoff oder Helium, wodurch keine Neutronen freigesetzt wurden, wie es bei der Fusion von Deuterium und Tritium der Fall wäre.

Seit 2019 wurde ein Protium-Deuterium-Gemisch verwendet, das zu Helium-3 oder Tritium fusionieren kann, aber die Fusionsrate ist bei den erreichten Temperaturen und Dichten sehr gering. Das Hauptziel bleibt die Erforschung der Einschlusseigenschaften eines optimierten Stellarators.
Woher kommt der Name Wendelstein?
Der Name stammt vom Berg Wendelstein in den Bayerischen Alpen und wurde bereits Ende der 1950er-Jahre gewählt. Diese Benennung erfolgte in Anspielung auf die "Matterhorn-Experimente" am Princeton-Labor, wo der Name des Schweizer Berges gewählt wurde, weil die Fusionsforschung als so mühevoll wie eine Bergbesteigung angesehen wurde.

Vermutlich spielte auch die gewendelte, verdrillte Form der Magnetfeldlinien bei der Namensgebung eine Rolle. Die Nummer 7 folgte auf frühere Experimente, wobei der erste große Stellarator am IPP im Jahr 1975 der W7-A war.
Zusammenfassung
  • Stellarator Wendelstein 7-X stellt Weltrekord beim Tripelprodukt auf
  • Neue Bestmarke mit 43 Sekunden Plasmadauer übertrifft führende Tokamaks
  • Pellet-Injektor aus den USA ermöglicht reproduzierbare Langzeitbetriebe
  • Energieumsatz von 1,8 Gigajoule bei 360 Sekunden übertrifft chinesischen EAST
  • Beta-Wert von 3 Prozent und Ionentemperaturen bis 40 Millionen Grad erzielt
  • Internationale Kooperation führt zu entscheidendem Durchbruch am 22. Mai 2025
  • Ergebnisse belegen Praxistauglichkeit des lange unterschätzten Stellarator-Konzepts

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