Die erste Experimentierrunde

Dezember 2015 bis März 2016 / ertragreiches wissenschaftliches Programm


Blick in das Plasmagefäß: Auf wärme­ableitende Platten aus Kupfer-Chrom-Zirkon, die bereits vor der ersten Experimentierrunde montiert wurden, werden in den kommenden Wochen Graphitkacheln gesetzt.

Seit Betriebsstart im Dezember 2015 wurden in Wendelstein 7-X kontinuierlich Plasmen erzeugt – zunächst aus Heliumgas, ab Februar 2016 aus Wasserstoff. Rund 2200-mal verwandelte die Mikrowellenheizung eine winzige Menge Gas in ein ultradünnes, extrem heißes Plasma: Dabei lösen sich die Elektronen von den Kernen der Helium- oder Wasserstoffatome. Im magnetischen Käfig von Wendelstein 7-X eingeschlossen, schweben die geladenen Teilchen nahezu berührungsfrei vor den Wänden der Plasmakammer.

„Mit den Ergebnissen der ersten Experimentierkampagne sind wir mehr als zufrieden“, sagt Projektleiter Professor Thomas Klinger. Lagen die erreichbaren Pulsdauern der Wasserstoff-Plasmen zu Anfang bei einer halben Sekunde, wurden am Ende Pulsdauern von sechs Sekunden erreicht. Die Plasmen mit den höchsten Temperaturen wurden bei vier Megawatt Mikrowellen-Heizleistung für die Dauer von einer Sekunde erzielt: Bei mittleren Plasmadichten konnten die Physiker Temperaturen von 100 Millionen Grad Celsius für die Plasmaelektronen messen sowie 10 Millionen Grad für die Ionen. „Damit wurde viel mehr erreicht, als unsere eher vorsichtigen Vorhersagen erhoffen ließen“, so Thomas Klinger.

Die Struktur und die Einschlusseigenschaften des neuartigen Magnetfeldes erwiesen sich überdies in den ersten Prüfungen so gut wie erwartet. Zu weiteren Physikuntersuchungen – zum Beispiel zur Wärmelastverteilung an den Wandblenden oder zum Einfluss der externen Trimmspulen – kamen technische Entladungen zum Reinigen des Plasmagefäßes oder zur Prüfung der Maschinensysteme, d.h. Magnete, Kälteanlage, Mikrowellenheizung und Maschinensteuerung.

Am 10. März wurden plangemäß die Experimente beendet. Das Plasmagefäß wurde wieder geöffnet, um gut 6000 Kohlenstoffkacheln zum Schutz der Gefäßwände sowie den sogenannten „Divertor“ einzubauen. Danach ist Wendelstein 7-X mit verkleideter Wand fit für Hochleistungsplasmen mit Heizleistungen bis zu acht Megawatt und zehn Sekunden Dauer.

Nach gründlicher Prüfung der Divertor-Funktion sollen in späteren Ausbauten die Graphitkacheln durch kohlenstofffaserverstärkte Kohlenstoff-Elemente ersetzt werden, die zusätzlich wassergekühlt sind. Damit werden dann bis zu 30 Minuten lange Entladungen möglich, in denen bei einer Heizleistung von 10 Megawatt überprüft werden kann, ob Wendelstein 7-X auch dauerhaft seine Optimierungsziele erfüllt.

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