Wendelstein 7-AS

Der Stellarator Wendelstein 7-AS war von 1988 bis 2002 in Garching in Betrieb.

Das Stellaratorexperiment Wendelstein 7-AS (1988 bis 2002) im IPP in Garching war die erste Anlage der im IPP entwickelten Generation der "Advanced Stellarators". Wendelstein 7-AS unterwarf grundsätzliche Elemente der Stellarator-Optimierung einem ersten Test. Damit legte die Anlage die Grundlagen für den Nachfolger Wendelstein 7-X im IPP-Teilinstitut Greifswald.

Von früheren "klassischen" Stellaratoren unterschied sich Wendelstein 7-AS durch ein neuberechnetes, physikalisch verbessertes Magnetfeld, das durch ebenfalls neuartige, dreidimensional verformte Spulen erzeugt wurde.

Ziele:

Untersuchung eines stromfreien Plasmas
Demonstration des verbesserten Gleichgewichts- und Transportverhaltens als Wirkung der verbesserten Magnetfeldstruktur
Untersuchung der Stabilitätsgrenzen des Plasmas.
Aufheizen des Plasmas mit verschiedenen Heizmethoden
Divertor-Studien

Technische Daten:
Großer Plasmaradius	2 Meter
Kleiner Plasmaradius	0,2 Meter
Magnetfeld	2,5 Tesla
Anzahl der Spulen	45
Plasmavolumen	1 Kubikmeter
Pulsdauer	3 Sekunden
Plasmaheizung	5,6 Megawatt

Forschungsergebnisse

Das Experiment wies nach, dass die neuartigen modularen Spulen das verlangte Magnetfeld detailgenau erzeugen können. Mit Plasmatemperaturen von 70 Millionen Grad, Energieeinschlusszeiten bis zu 40 Millisekunden und reaktorgleichen Plasmadichten hat Wendelstein 7-AS alle Stellarator-Rekorde seiner Größenklasse gebrochen.

Plasmaentladung im Stellarator Wendelstein 7-AS, der von 1988 bis 2002 in Garching betrieben wurde.

Auch die benutzten Optimierungskriterien haben sich bestätigt: Die unerwünschte Verschiebung der Plasmasäule im Gefäß bei ansteigendem Plasmadruck ist – verglichen mit einem konventionellen Stellarator – in Wendelstein 7-AS deutlich reduziert. Der Nachfolger, die vollständig optimierte Anlage Wendelstein 7-X, die zurzeit im IPP-Teilinstitut Greifswald entsteht, soll nun die Kraftwerkstauglichkeit der neuen Stellaratoren zeigen.

Wendelstein 7-AS war der erste mit Divertor ausgerüstete Stellarator. Während frühere Anlagen den Plasmaschlauch durch materielle Blenden nach außen begrenzten, geschah dies bei Wendelstein 7-AS seit 1999 berührungsfrei auf magnetische Weise: Der Plasmarand spaltet sich – der Symmetrie des Magnetfeldes folgend – in einzelne Ausläufer auf. In ihnen laufen Energie und Teilchen auf begrenzte Raumbereiche auf der Gefäßwand, die durch spezielle Prallplatten geschützt wurden. Hier konnten die auftreffenden Teilchen zusammen mit unerwünschten Verunreinigungen neutralisiert und abgepumpt werden. Verunreinigungs- und Dichtekontrolle wurden so wesentlich erleichtert; die Plasmaleistung ließ sich durch Strahlung schonend auf die Prallplatten verteilen. Die Anlage gewann damit Vorinformation für Wendelstein 7-X, der ebenfalls mit Divertor ausgerüstet sein wird.

Am 31. Juli 2002 wurde Wendelstein 7-AS stillgelegt, um Personal und Ressourcen für den Nachfolger in Greifswald freizumachen.

Die von Wendelstein 7-AS gelieferten Daten und Ergebnisse wurden für das das weltweite Stellaratorprogramm und insbesondere für den Nachfolger Wendelstein 7-X noch lange nach der Stillegung der Anlage ausgewertet. Eine Zusammenfassung mit ausführlichen Referenzen zu den Orginalarbeiten ist zu finden in: Hirsch et al., Major results from the stellarator Wendelstein 7-AS (Review Article), in: Plasma Phys. Control. Fusion 50 (2008) 053001.