WEGA

Die Fusionsanlage WEGA, ein Mitglied der Wendelstein-Familie des IPP, wird seit 1975 mit Unterbrechungen an verschiedenen Standorten betrieben.

Die Fusionsanlage WEGA, ein klassischer Stellarator, ist ein Mitglied der Wendelstein-Familie des IPP. Erstmals 1975 nahm sie unter dem Namen „Wendelstein-Experiment in Grenoble for the Application of Radio Frequency Heating“ als deutsch-französisch-belgisches Gemeinschaftsprojekt den Betrieb auf. Wissenschaftler des IPP in Garching und des Centre d’Etudes Nucleaires in Grenoble hatten WEGA gemeinsam geplant, aufgebaut und betrieben.

Nach einem siebzehnjährigen Zwischen­aufenthalt an der Universität Stuttgart ging die Anlage in Jahr 2001 im IPP in Greifswald erneut an den Start.

Als "Wendelstein-Experiment in Greifswald für die Ausbildung" wurde sie hier bis 2013 zur Ausbildung wissenschaftlich-technischen Nachwuchses, in der Grundlagen­forschung sowie für den Test von Diagnostiken und der Experimentsteuerung für Wendelstein 7-X genutzt. Vielen Mitarbeitern des 1994 gegründeten Teilinstituts ermöglichte WEGA erste Erfahrung mit einem Plasmaexperiment. Neue Heizantennen, Messgeräte oder Steuerungen für Wendelstein 7-X wurden an der anpassungsfähigen WEGA getestet. Zwei Bachelor-, zwei Master-, 13 Diplom- und sechs Promotionsarbeiten 

wurden hier abgeschlossen. Eine Zusammenfassung wichtiger Ergebnisse findet sich in den Stellarator News (11/2006) und im MPG-Jahrbuch 2014.

Mit einem Alter von fast vierzig Jahren ist WEGA eines der langlebigsten Fusionsexperimente. Nach der Stillegung im IPP wurde die Anlage 2014 in die USA an die Universität von Illinois abgegeben, wo sie unter neuem Namen – HIDRA für „Hybrid Illinois Device for Research and Applications“ – weiterhin für Plasmaphysik und Fusionsforschung genutzt wird.

Technische Daten

Das Plasmagefäss von WEGA ist ein aus Edelstahl gefertigter Torus mit einem großen Radius von 72 Zentimetern und einem kleinen Radius von 19 Zentimetern. Durch einhundert Öffnungen kann Vakuum erzeugt und Gas eingelassen werden, außerdem geben sie Zugang für die Mikrowellenheizung und verschiedene Diagnostiken.

Das Magnetfeldspulensystem besteht aus vier verschiedenen Spulentypen, mit deren Hilfe die magnetische Konfiguration in weiten Bereichen variierbar ist. Im Einzelnen besteht es aus 40 Toroidalfeldspulen zur Erzeugung des Hauptfeldes, zwei helikalen Feldspulen mit fünffacher toroidaler Periodizität zum Verdrillen der magnetischen Feldlinien, zwei Paar Vertikalfeldspulen zur radialen Positionierung des Plasmas im Gefäß sowie einer Feldfehlerkompensationsspule zur Beeinflussung von Asymmetrien im Magnetfeld.

Bei niedrigen Feldstärken ist stationärer Betrieb möglich; höhere Felder von 0,5 Tesla erlauben noch einen quasistationärer Betrieb von rund 15 Sekunden. Der Plasmaradius zeigt eine starke Abhängigkeit von der Magnetfeldkonfiguration und beträgt maximal 11 Zentimeter. Das Plasmavolumen beläuft sich damit auf 0,16 Kubikmeter. Als Arbeitgase kommen Helium, Argon und Wasserstoff zum Einsatz.

Die Plasmen wurden mit Hilfe von Mikrowellenheizsystemen bei einer Frequenz von 2,45 und 28 GHz mit einer Gesamtleistung von 26 kW bzw. 10 kW erzeugt. Die dabei erreichte Temperatur der Elektronen lag bei etwa 10 bis 50 eV, die der Ionen bei 1 bis 5 eV. Die Plasmen sind nicht voll durchionisiert, die erreichte Plasmadichte lag typischerweise in der Größenordnung von 10¹⁷ bis 10¹⁸ Teilchen pro Kubikmeter. Mittels Mikrowellenheizung lassen sich so genannte überdichte Plasmen erzeugen mit Dichten über 10¹⁹ Kubikmetern.

 
 

Technische Daten:
Großer Plasmaradius	0,7 Meter
Kleiner Plasmaradius	0,11 Meter
Magnetfeld	0,5 Tesla
Anzahl der Spulen	43 (+ helikale Wicklungen)
Plasmavolumen	0,16 Kubikmeter
Pulsdauer	20 Sekunden
Plasmaheizung	26 Kilowatt