Wendelstein 7-X: Kanzlerin zündet erstes Wasserstoff-Plasma

Mit einem Festakt beginnt der Experimentierbetrieb in der Greifswalder Fusionsanlage vom Typ Stellarator

Um die Plasmaforschung voranzubringen, hat Bundeskanzlerin Angela Merkel selbst Hand angelegt: Mit einem Knopfdruck zündete sie 3. Februar 2016 in der Fusionsanlage Wendelstein 7-X am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald das erste Wasserstoff-Plasma. „Das ist ein Startschuss für ein weltweit einzigartiges Experiment, das uns der Energiequelle der Zukunft einen entscheidenden Schritt näher bringen kann“, sagte die Kanzlerin. Damit hat – nach dem Start der Anlage mit einem Helium-Plasma Anfang Dezember 2015 – der wissenschaftliche Experimentierbetrieb begonnen. Mit Wendelstein 7-X, der weltweit größten und am weitesten entwickelten Fusionsanlage vom Typ Stellarator, wollen die Forscher zeigen, dass sich dieser Bautyp als Kraftwerk eignet. „Für die Max-Planck-Gesellschaft markiert die Inbetriebnahme von Wendelstein 7-X einen Riesenschritt in ihrer eigenen Geschichte“, sagte Martin Stratmann; Präsident der Max-Planck-Gesellschaft, und dankte den Mitarbeitern des Instituts: „Sie haben mit Wendelstein 7-X einen Meilenstein der Plasmaphysik und der Ingenieurskunst erschaffen, einen der größten Hoffnungsträger im Ringen der Weltgemeinschaft um eine nachhaltige Energieversorgung im 21. Jahrhundert.“

Das erste Wasserstoff-Plasma in Wendelstein 7-X, dessen Zündung Bundeskanzlerin Angela Merkel mit einem Knopfdruck auslöste.

Lange brauchte die Kanzlerin nicht nach dem Knopf zu suchen, mit dem sie das erste Wasserstoff-Plasma in Wendelstein 7-X auslösen sollte. Die Mitarbeiter des Max-Planck-Instituts hatten ihn prominent am Rande des Kontrollraums positioniert: einen Glaskubus, in den sogar die Silhouette der Fusionsanlage gelasert war, auf einer Stahlsäule. Als Angela Merkel dann beherzt auf den Glasquader drückte, flackerte kurze Zeit später ein helles Leuchten über die Bildschirme, die einen Blick ins Innere des Plasmagefäßes erlaubten.

Mit dem regierungsamtlichen Knopfdruck erreichte ein Festakt seinen Höhepunkt, der den Beginn des wissenschaftlichen Experimentierbetriebsin Greifswald markierte. „Jeder Schritt, den wir auf dem Jahrhundert-Weg Richtung Fusionskraftwerk vorankommen, ist ein Erfolg“, sagte Angela Merkel. Denn eine der weltweit drängendsten Fragen sei: Wie können wir den zunehmenden Energiebedarf einer wachsenden Weltbevölkerung Rechnung tragen, ohne unsere Klimaziele zu verfehlen. „Die Vorteile der Fusionsenergie liegen auf der Hand: Wasserstoff als Brennstoff ist fast unbegrenzt verfügbar. Es ist eine saubere Energiequelle, ohne klimaschädliche CO2-Emissionen und langlebige radioaktive Abfälle.“

Eine Vision Werner Heisenbergs geht in Erfüllung

Vor zahlreichen Gästen aus Wissenschaft und Politik löste die Kanzlerin einen 2-Megawatt-Puls der Mikrowellenheizung aus, der eine winzige Menge Wasserstoff-Gas in ein ultradünnes, extrem heißes Wasserstoff-Plasma verwandelte. Bei dem Prozess lösen sich die Elektronen von den Kernen der Wasserstoffatome. Ein Magnetfeld fängt die geladenen Teilchen ein; in dem magnetischen Käfig schweben die geladenen Teilchen in der Plasmakammer, sodass sie die Wände des Gefäßes möglichst wenig berühren. „Mit einer Temperatur von 80 Millionen Grad und einer Dauer von einer Viertel-Sekunde hat das erste Wasserstoff-Plasma in der Maschine unsere Erwartungen vollständig erfüllt“, sagt Hans-Stephan Bosch, dessen Bereich für den Betrieb von Wendelstein 7-X zuständig ist.

„Mit Wendelstein 7-X geht ein Teil der Vision von Werner Heisenberg in Erfüllung. Ich bin mir sicher, es würde ihn mit Freude und Stolz erfüllen, uns heute hier zu sehen“, sagte Martin Stratmann. Solche Fusionsanlagen stünden am Anfang einer langen Entwicklung, an deren Ende vielleicht ganz neue Möglichkeiten der Energieerzeugung auf uns warten. „Es ist unsere Aufgabe, die naturwissenschaftlichen Grundlagen dafür zu legen und damit Optionen aufzuzeigen, derer sich Gesellschaft und Politik dann bedienen können, wenn es an der Zeit ist“, so der Max-Planck-Präsident.

Eine langfristige Investition in die Zukunft der Energieversorgung

Das Ergebnis der Zündung des ersten Wasserstoff-Plasmas betrachten (v.l.n.r.): Die beiden Direktoren des Max-Planck-Instituts für Plasmaforschung Thomas Klinger und Sibylle Günter sowie Otmar Wiestler, Präsident der Helmholtz-Gemeinschaft, Bundeskanzlerin Angela Merkel, Ministerpräsident Sellering und Christoph Biedermann, ein Mitarbeiter des Instituts.

Der Zündung des ersten Wasserstoff-Plasmas in Wendelstein 7-X sollen viele weitere Plasma-Experimente folgen, um grundlegende Fragen der Plasmaforschung zu klären. Für die Grundlagenforschung hielt Kanzlerin Merkel ein engagiertes Plädoyer: „Am Beispiel Kernfusion wird deutlich, wie langwierig und aufwendig Grundlagenforschung mitunter sein kann. Sie erfordert neben dem Wissen auch eine gehörige Portion Ausdauer, Kreativität und auch immer wieder Wagemut.“ Wer sich in bis dahin unerforschte Gebiet vorwage, wisse oft nicht, wohin der eingeschlagene Weg führe. Manchmal ende er in einer Sackgasse oder führe zu ungeahnten Nebenerkenntnissen. Aber ohne Grundlagenforschung könne man bestimmte Erkenntnisse auch nicht gewinnen. Mit ihr ergäben sich Grundlagen für unser gutes und besseres Leben.

In diesem Sinne lobte auch Erwin Sellering die Forschung am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik als langfristige Investition, um in Zukunft den weiter steigenden Energiebedarf decken zu können. Der Ministerpräsident Mecklenburg-Vorpommerns beglückwünschte die Mitarbeiter des Instituts für ihren Beitrag dazu: „Sie leisten hervorragende Arbeit auf höchstem Niveau.“ Als Ministerpräsident Mecklenburg-Vorpommerns sei er stolz, dass sich Wissenschaftler hier international so hervorragend positionierten.

Das Ziel: 30 Minuten lange Plasmaentladungen

Die Greifswalder Forscher hatten die Fusionsanlage bereits am 10. Dezember 2015 mit einem ersten Helium-Plasma in Betrieb genommen. Seither nahmen sie mehr als 300 Entladungen mit dem Edelgas Helium vor, vor allem um das Plasmagefäß zu reinigen. Je sauberer die Gefäßwand dabei wurde, desto höher stieg die Plasmatemperatur, zuletzt bis auf sechs Millionen Grad. Außerdem testeten die Forscher die Plasmaheizung sowie die Datenaufnahme und nahmen Messapparaturen zur Untersuchung des Plasmas in Betrieb, darunter komplexe Instrumente wie Röntgenspektrometer, Interferometer, Laserstreuungs- und Videodiagnostik. „Damit ist alles bereit für den nächsten Schritt“, sagt Projektleiter Thomas Klinger, Direktor am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik: „Wir wechseln nun von Plasmen aus Helium zu Wasserstoff, unserem eigentlichen Untersuchungsobjekt.“

Die jetzt begonnene Experimentierphase wird bis Mitte März dauern. Danach werden die Forscher das Plasmagefäß noch einmal öffnen, um Kohlenstoffkacheln zum Schutz der Gefäßwände zu montieren und einen sogenannten Divertor zu installieren, der Verunreinigungen aus dem Plasma abführen wird: „So ausgerüstet, werden höhere Heizleistungen, höhere Temperaturen und längere Entladungen bis zu zehn Sekunden möglich“, erläutert Thomas Klinger. Auch für die Zeit danach haben die Wissenschaftler geplant, Wendelstein 7-X stufenweise weiter auszubauen, bis sie in etwa vier Jahren 30 Minuten lange Entladungen erzeugen können. Bei der vollen Heizleistung von 20 Megawatt werden sie dann überprüfen, ob Wendelstein 7-X seine Optimierungsziele erfüllt.

IM/PH

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