Highlights aus dem Bereich Stellarator-Rand- und Divertorphysik
2016
Magnetfeld von Wendelstein 7-X auf ein Hunderttausendstel genau
Auswertung der Magnetfeldmessung / Zusammenfassung in „Nature Communications“
Die gewünschte Gestalt des magnetischen Feldes von Wendelstein 7-X , einer Fusionsanlage vom Typ Stellarator, wurde auf ein Hunderttausendstel genau realisiert. Diese Auswertung der ersten physikalischen Ergebnisse mit der neuen Maschine – erzielt, noch bevor Wendelstein 7-X im Dezember 2015 im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Greifswald in Betrieb ging – ist heute in der Online-Zeitschrift „Nature Communications“ erschienen.
Der Artikel erläutert wird der wissenschaftliche Weg hin zu der komplexen, für guten Einschluss des Plasmas maßgeschneiderten Feldstruktur von Wendelstein 7-X. Wie exakt dieses gewünschte Feld – aufgebaut aus geschlossenen, ineinander geschachtelten magnetischen Flächen – von den speziell geformten, supraleitenden Stellarator-Spulen erzeugt werden kann, ist jetzt klar. Die Abweichungen von der berechneten Soll-Form sind geringer als ein Hundertstel Promille: Folgt man einer Magnetfeldlinie über eine Länge von 100 Metern, also etwa über die Länge eines Fußballfeldes, dann trifft sie ihr Ziel auf einen Millimeter genau.
Nachgewiesen wurde dies mit einem hochempfindlichen Messverfahren: Dazu wurde ein dünner Elektronenstrahl in das leergepumpte Plasmagefäß eingeschossen, der sich entlang einer Feldlinie in Ringbahnen durch das Gefäß bewegt. Schwenkt man einen fluoreszierenden Stab durch den Gefäßquerschnitt, entstehen Leuchtflecke, wenn der Elektronenstrahl den Stab trifft. In der Kameraaufzeichnung wird so nach und nach die Struktur des magnetischen Feldes sichtbar – die erwarteten ineinander liegenden elliptischen Flächen.
Mit dem Nachweis exakter magnetischer Flächen ist das erste Ziel von Wendelstein 7-X erreicht. Viele Fragen muss das Wendelstein-Team jedoch noch beantworten, bis klar ist, ob der Stellarator das richtige Konzept für die Fusion ist. „Die Arbeit daran“, so die Autoren, „hat gerade begonnen“.