Kernfusion in Greifswald: Im Fusionsexperiment Wendelstein 7-X leuchtet das erste Plasma

Es ist nur ein kurzer Blitz, der da um 13:28 Uhr im Reaktor aufscheint. Für die Physiker, die an der Versuchsanlage „Wendelstein 7-X“ in Greifswald gemeinsam den Countdown heruntergezählt haben und jetzt gespannt warten, ist das Lichtlein ein Großereignis. Übertragen von einer Videokamera, die in den Stahltank des Reaktors hineinlugt, ist es der Beweis: Das Ding funktioniert! Nach neun Jahren Bauzeit und mehr als einem Jahr umfangreicher Tests, wurde am Donnerstag das erste Plasma erzeugt. Aufatmen, Jubel, Gratulationen.

Frühestens 2050 könnte ein Kraftwerk ans Netz gehen

In den nächsten Jahren wollen Thomas Klinger vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (MPI) und seine Kollegen hier erforschen, was der Reaktor kann und ob er als Vorlage für ein Fusionskraftwerk geeignet ist, das einmal preiswert und umweltfreundlich Strom erzeugen könnte.

Die Idee dafür ist alt: Bei der Kernfusion, dem Verschmelzen zweier Atomkerne, wird viel Energie frei. Dieser Prozess treibt unsere Sonne seit Jahrmilliarden an. Gelingt es, ein solches „Sternenfeuer“ auch auf der Erde in Gang zu setzen, ließe sich wetterunabhängig saubere Energie gewinnen. Doch das ist sehr kompliziert. Frühestens 2050 könnte ein solches Kraftwerk Strom ins Netz speisen, sagen Experten.

Gas wird mit Mikrowellen aufgeheizt

Voraussetzung dafür ist ein extrem heißes Gas, Plasma genannt. Darin bewegen sich die Atome so schnell, dass sie miteinander verschmelzen. Je nach Reaktor und „Brennstoff“ – zum Beispiel Wasserstoff – müssen dafür viele Millionen Grad Celsius erreicht werden. Das geschieht mithilfe einer Mikrowellenheizung. Das Plasma darf keinesfalls an die Wand des Reaktors gelangen, es würde dort zu stark abkühlen. Daher wird es mit Magnetfeldern in der Schwebe gehalten. Dafür gibt es zwei wesentliche Konzepte: Ein donutförmiges Gefäß namens Tokamak, wie es für den Versuchsreaktor „Iter“ derzeit in Frankreich errichtet wird. Oder ein „Stellarator“, wie in Greifswald, der an einen deformierten Autoreifen erinnert. Das liegt an den unförmigen, dreieinhalb Meter hohen Magnetspulen, deren Gestalt mit gewaltigem Rechenaufwand optimiert wurde.

Eine Kernfusion ist in Wendelstein nicht vorgesehen, hier soll alles rund ums Plasma erforscht werden: Wie kriegt man es richtig heiß, wie hält man es in der Schwebe, wie kann man es von außen kontrollieren? Daraus wollen die Forscher ableiten, ob der Stellarator überhaupt für ein Kraftwerk infrage kommt – oder ob man doch am Tokamak-Prinzip festhalten soll.

Zaghafter Start mit einer Million Grad

Nachdem Wendelstein am Mittwoch die Betriebsgenehmigung vom Landesamt für Gesundheit und Soziales Mecklenburg-Vorpommern erteilt worden war, ging es am Donnerstag ganz zaghaft los. Ein Milligramm Gas wurden über ein Ventil in die 30 Kubikmeter große Vakuumkammer geschickt. Bis auf eine Million Grad wurde geheizt, gerade eine Zehntelsekunde lang hielt das Plasma. „Wir sind sehr zufrieden“, sagte MPI-Forscher Hans-Stephan Bosch. „Alles lief wie vorgesehen.“

Für die ersten Tests wird Helium verwendet. Das lässt sich leichter ionisieren und hilft zudem, das Gefäß von innen zu putzen. Wenn Helium zu einem Plasma aufgeheizt wird, können einzelne Teilchen entkommen. Diese gelangten an die Wände und schlagen dort noch vorhandene Verunreinigungen heraus. Nach dem Experiment wird das Gefäß mittels Vakuumpumpen entleert, es folgt der nächste Test – und der Innenraum des Reaktors wird immer sauberer.

Gesamtkosten von über einer Milliarde Euro

Ende Januar soll erstmals ein Wasserstoffplasma erzeugt werden. Angela Merkel, zu deren Wahlkreis auch Greifswald gehört, hat sich bereits angekündigt. Später sollen dann Temperaturen von bis zu 100 Millionen Grad erreicht und das Plasma bis zu 30 Minuten in der Schwebe gehalten werden. Wie bei fast allen Großvorhaben lief auch bei Wendelstein nicht alles glatt. Vor allem die kompliziert geformten Magnetspulen konnten von der Industrie nicht so schnell geliefert werden wie erhofft, sagt die Sprecherin des MPI, Isabella Milch. Auch habe das Institut anfangs unterschätzt, wie komplex das Vorhaben sei. Nach einer Revision seien die Arbeiten im Zeit- und Kostenrahmen geblieben. Insgesamt belaufen sich die Kosten auf rund eine Milliarde Euro. Sie kommen vom Bund, der EU und dem Land Mecklenburg-Vorpommern.