Brennstoffnachfüllung

Ein mit Divertor begrenztes Plasma verliert ständig Plasmateilchen, die – zusammen mit den Verunreinigungen – von den Divertorpumpen entfernt werden.

Die für die erste Betriebsphase von Wendelstein 7-X bestimmte Pellet-Gaskanone im Entwicklungslabor. Mit ihr will man den optimalen Einschussort für die Pellets in das Wendelstein-Plasma finden. Da sie lediglich Pelletgeschwindigkeiten bis 250 Meter pro Sekunde erreicht, soll sie später durch eine Zentrifuge abgelöst werden, die die Pellets tiefer in das heiße Plasma hineinschleudern kann.

© IPP

Die für die erste Betriebsphase von Wendelstein 7-X bestimmte Pellet-Gaskanone im Entwicklungslabor. Mit ihr will man den optimalen Einschussort für die Pellets in das Wendelstein-Plasma finden. Da sie lediglich Pelletgeschwindigkeiten bis 250 Meter pro Sekunde erreicht, soll sie später durch eine Zentrifuge abgelöst werden, die die Pellets tiefer in das heiße Plasma hineinschleudern kann.

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Bei einem späteren Fusionskraftwerk wird auf diese Weise auch die "Asche" des Fusionsprozesses, das Helium, entfernt.

Zum Nachfüllen des Plasmas gibt es verschiedene Methoden: Gaseinblasen vom Gefäßrand, Neutralteilcheninjektion oder das Einschießen von Wasserstoff-Pellets. Dabei wird Wasserstoffgas so stark abgekühlt, bis es gefriert und Würfelchen (Pellets) von wenigen Millimetern Kantenlänge geformt werden können. In Gaskanonen oder Zentrifugen beschleunigt, werden sie in das heiße Plasma hineingeschossen, wo sie wieder verdampfen und die einzelnen Atome ionisiert werden.

Da die Pellets den Brennstoff tiefer im Plasma abladen, kann man so auch das Dichteprofil des Plasmas gezielt verändern und höhere Dichten im Zentrum der Plasmaentladung erreichen.

Am Stellarator Wendelstein 7-X wird zunächst eine Pellet-Anlage installiert, die Pellets mit Hilfe von Helium- oder Wasserstoffgas beschleunigt, ähnlich wie in einem Luftgewehr. Das Eis für die Würfelchen wird in einem Kryostat erzeugt, der mit flüssigem Helium gekühlt wird. Bis zu 60 Pellets können am Stück produziert und anschließend "verschossen" werden.