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Der Stellarator

In einem Stellarator wird der magnetische Käfig durch ein einziges Spulensystem erzeugt – also anders als beim Tokamak ohne einen Längsstrom im Plasma und damit ohne Transformator. Daher sind Stellaratoren für Dauerbetrieb geeignet, während Tokamaks ohne Zusatzmaßnahmen pulsweise arbeiten.


Mit dem Verzicht auf den ringförmigen Plasmastrom wird allerdings auch die bei den Tokamaks vorhandene Axialsymmetrie aufgegeben. Da die schraubenförmige Verdrillung der Feldlinien ausschließlich durch äußere Spulen erreicht wird, müssen diese Spulen entsprechend "verwunden" sein: Magnetspulen und Plasma besitzen eine kompliziertere Form. Damit gewinnt man aber auch zusätzliche Freiheiten, das Magnetfeld zu formen und seine Eigenschaften einer Optimierung zugänglich zu machen.

Um die Mängel früherer Stellaratoren zu überwinden, machte man sich im IPP auf die systematische Suche nach dem optimalen Magnetfeld. In mehr als zehnjähriger Arbeit untersuchte die Gruppe "Stellarator-Theorie" den weiten Raum möglicher Stellarator-Konfigurationen (siehe: Jürgen Nührenberg, Der optimierte Stellarator (.pdf 580), in: IPP-Festschrift). Ergebnis ist das optimierte Magnetfeld von Wendelstein 7-X: Die Qualität von Plasmagleichgewicht und -einschluss wird der eines Tokamak ebenbürtig.

Weil sie auf einfache Weise Dauerbetrieb möglich machen, könnten Stellaratoren für ein Fusionskraftwerk eine technisch einfachere Lösung sein als Tokamaks. Auf theoretischem Wege ist diese Frage nicht zu beantworten, sie experimentell zu entscheiden, ist das Ziel der Wendelstein-Experimente des IPP.

Spulensystem des ersten optimierten Stellarators: Wendelstein 7-AS (1988 - 2002) Bild vergrößern
Spulensystem des ersten optimierten Stellarators: Wendelstein 7-AS (1988 - 2002)
 
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