Die Zukunft der Energieerzeugung

In der Fusionsanlage Wendelstein 7-X des Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald ist die Erzeugung des ersten Plasmas geglückt. Nach über zehnjähriger Bau- und Vorbereitungszeit ist es den Forschern am 10. Dezember 2015 gelungen, die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator in den Pilotbetrieb zu nehmen.

Dabei haben die Wissenschaftler ein Milligramm Heliumgas in ein leergepumptes Plasmagefäß gespeist und unter Einsatz der Vakuumtechnologie aus dem Hause Oerlikon Leybold Vacuum das erste Plasma im Ring erfolgreich erzeugt. Die im weiteren Verlauf geplante Simulation der Kernfusion von Wasserstoffatomkernen ist zukunftsweisend und hat gute Chancen, eine wichtige Rolle bei der umweltfreundlichen Energieerzeugung von morgen einzunehmen.

Einen Anteil an der erfolgreichen Umsetzung dieser Idee hat die Oerlikon Leybold Vacuum GmbH: Der Vakuumpionier und Technologieführer aus Köln hat das IPP dafür mit speziellen Vakuumsystemen ausgerüstet. Ein Großteil der Vakuumpalette – Hochvakuum-, Vorvakuum- und Kryotechnologie – ist schon seit der Jahrtausendwende Bestandteil der Forschungsanlagen des Max-Planck-Instituts.

Die Anforderungen sind enorm, weil das Heliumplasma bei Temperaturen von mehreren Millionen Grad erzeugt wird. Dafür muss das Gemisch aus Ionen und Elektronen, von Magnetfeldern gehalten, berührungsfrei in einem Vakuumgefäß schweben. Der Ring aus 70 supraleitenden, 3,5 Meter hohen Magnetspulen, von einer ringförmigen Stahlhülle umgeben, bildet dabei das Herzstück der Anlage. In einem luftleer gepumpten Innenraum werden die Spulen mit flüssigem Helium auf Supraleitungstemperatur nahe des absoluten Nullpunktes heruntergekühlt.

Nach Einsetzen der Supraleitung ist der Energieverbrauch für das Erzeugen des Magnetfeldes minimal. Das Erfolgserlebnis bildet jedoch erst den Anfang einer ganzen Reihe von Experimenten. "Im Jahr 2016 kommen noch einige Herausforderungen, und dann folgt der Wechsel zum eigentlichen Untersuchungsobjekt, einem Wasserstoffplasma“, sagt der Projektleiter des IPP, Professor Dr. Thomas Klinger. Dann wird es richtig heiß, denn die Wasserstoffplasmen werden bei Temperaturen von bis zu 100 Millionen Grad erzeugt.

Quelle: Oerlikon Leybold Vaccum, IPP Greifswald; Bild: Plasma Generation im Stellarator (© Max-Planck für Plasmaphysik, IPP)