Forschung zur Kernfusion mit "Wendelstein 7-X" : Das 100-Millionen-Grad-Experiment

Nach neun Jahren Bauzeit ist „Wendelstein 7-X“ startklar. Die Versuchsanlage in Greifswald soll den Weg zur Kernfusion ebnen. Kritiker halten dagegen: Derartige Forschungen sind überflüssig, weil Kraftwerke - wenn überhaupt - zu spät kommen.

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Wendelstein 7-X: In diesem Reaktor sollen ab 2015 Wasserstoffatome auf mehrere Millionen Grad erhitzt werden.
Wendelstein 7-X: In diesem Reaktor sollen ab 2015 Wasserstoffatome auf mehrere Millionen Grad erhitzt werden.Foto: dpa

Für das Kernfusionsexperiment „Wendelstein 7-X“ wird die Luft immer dünner. Aus Sicht der Physiker ist das eine gute Nachricht, denn ihre Versuche erfordern ein extrem reines Vakuum, sprich extrem wenige fremde Atome in der Reaktorkammer. Nur so können die Forscher aus Wasserstoffatomen ein bis zu 100 Millionen Grad Celsius heißes Plasma herstellen und dessen Eigenschaften untersuchen – um so dem Traum eines Fusionskraftwerks vielleicht etwas näher zu kommen.

Der Weg in diese Richtung ist noch sehr lang und beschwerlich, doch eine wichtige Etappe ist nun geschafft. Neun Jahre nach dem Baubeginn ist die Wendelstein-Versuchsanlage des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik in Greifswald weitgehend fertiggestellt. Vor einigen Tagen wurde der Reaktor verschlossen, nun wird die enthaltene Luft abgepumpt, um ihn auf die Experimente vorzubereiten. Am Dienstag soll der Abschluss der Bauarbeiten gefeiert werden, Ministerpräsident Erwin Sellering hat sich angekündigt, ebenso Bundesforschungsministerin Johanna Wanka und EU-Energiekommissar Günther Oettinger. Kritiker bezeichnen das gut eine Milliarde Euro teure Projekt als Geldverschwendung.

Magnetfelder halten das Plasma in der Schwebe

Thomas Klinger sieht das natürlich anders. Der Projektleiter von Wendelstein ist sich sicher, dass die Kernfusion – das Verschmelzen von Wasserstoff- zu Heliumkernen – eines Tages funktionieren wird und mit der Technik Strom erzeugt werden kann. Die Blaupause dafür könnte die Greifswalder Anlage sein, von den Forschern als „Stellarator“ bezeichnet. Bei dieser Bauart ist das Reaktorgefäß unregelmäßig geformt, es erinnert an ein deformiertes Wollknäuel. Dahinter steckt nicht der Gestaltungswille eines Architekten, sondern komplizierte Physik. „Damit die Kernfusion gelingt, sind drei Dinge wichtig“, sagt Klinger. „Ich benötige eine hinreichend große Dichte an Wasserstoffatomen in einem bestimmten Volumen, eine Temperatur von rund 100 Millionen Grad und eine gute Wärmeisolation, damit das Plasma seine Temperatur behält und nicht zu stark auskühlt.“ Das erreichen die Physiker mithilfe starker Magnetfelder: Sie halten das Plasma in der Schwebe und damit fern von der kalten Reaktorwand.

Um so einen Magnetkäfig zu schaffen, gibt es zwei wesentliche Konzepte. Das einfachere Modell heißt „Tokamak“ und gleicht einem Donut, in dem das Plasma wie in einem Ring eingeschlossen ist. Es wird durch Magnetfelder von außen stabilisiert sowie durch einen Strom, der im Plasma selbst fließt. Dazu sind jedoch Energiepulse von außen nötig. An dieser Technik wird seit Jahrzehnten gearbeitet, sie soll auch beim Großversuch namens Iter in Südfrankreich eingesetzt werden.

Der komplizierte Aufbau der Anlage erfordert aufwändige Berechnungen

Der Stellarator hingegen ist ein relativ junges Konzept. Er nutzt ausschließlich Magnetfelder von außen und könnte einen Dauerbetrieb ermöglichen. Die Magnetfelder müssen dafür aber kompliziert geformt sein, was durch die knäuelartige Anordnung der Spulen erreicht wird. „Die dafür nötigen Berechnungen konnte man erst in den achtziger Jahren mit den damals verfügbaren Supercomputern vornehmen“, sagt Klinger. Um Wendelstein 7-X zu errichten, waren Physiker und Ingenieure oft am Limit ihrer Kunst, viele Detaillösungen mussten während des Baus erst entwickelt werden, das Projekt wurde immer wieder zurückgeworfen.