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Description
Prof. Dr. Sibylle Günter,
Max-Planck-Institut für Plasmaphysik Garching und Greifswald
Der nahezu unbegrenzte, weltweit verfügbare Brennstoff sowie seine äußerst günstigen Sicherheitseigenschaften machen die Kernfusion zu einer äußerst attraktiven Alternative zur Kernspaltung. Dank ihres vergleichsweise geringen Flächenbedarfs eignet sie sich besonders für die Energieversorgung von Megacities und energieintensiver Großindustrie.
Für die Fusion muss Materie auf Temperaturen von über 100 Millionen Grad erhitzt werden – etwa zehnmal heißer als das Innere der Sonne. Unter diesen Bedingungen liegt die Materie als vollständig ionisiertes Plasma vor. Die geladenen Teilchen können mithilfe starker Magnetfelder eingeschlossen werden, die zugleich die notwendige Wärmeisolierung sicherstellen.
Für den magnetischen Einschluss haben sich zwei Konzepte als besonders vielversprechend herauskristallisiert: Tokamak und Stellarator. Das Tokamak-Konzept, das im internationalen Großprojekt ITER in Cadarache (Südfrankreich) umgesetzt wird und zu dessen Vorbereitung der Tokamak ASDEX Upgrade am IPP in Garching wesentlich beiträgt, gilt derzeit als die technologisch am weitesten entwickelte Einschlusskonfiguration. Allerdings erfordert der Tokamak einen kontinuierlichen Stromfluss im ringförmigen Plasma, was einen dauerhaft stationären Betrieb erheblich erschwert.
Eine Alternative dazu ist der Stellarator. Er besitzt eine deutlich komplexere Magnetfeldgeometrie, ermöglicht jedoch von Natur aus einen stationären Betrieb. Die besondere Herausforderung besteht darin, die komplexe Magnetfeldstruktur so zu optimieren, dass ausreichend gute Plasmaeinschlusseigenschaften erreicht werden.
Mit Wendelstein 7-X in Greifswald wurde erstmals ein optimierter Stellarator realisiert, der groß genug ist, um das Kraftwerkspotenzial dieses Konzepts experimentell zu demonstrieren. Bereits in den ersten Experimentierkampagnen konnte die erfolgreiche Optimierung der Magnetfeldstruktur nachgewiesen werden. Damit eröffnet der Stellarator die Perspektive auf besonders effiziente und wirtschaftliche Fusionskraftwerke der Zukunft.
