Slo-Tech – Der Fusionsreaktor Wendelstein 7-X, dessen Bau die Deutschen 2005 begannen und 2014 fertigstellten, funktioniert wie geplant. Vor genau einem Jahr wurden dort die ersten Mengen Heliumplasma mit Temperaturen von einer Million Grad Kelvin gewonnen, und nun wurde bestätigt, dass es planmäßig funktioniert. Wie sie veröffentlicht in NaturkommunikationDie Differenz zwischen Vorhersagen und Messungen beträgt weniger als 1/100.000, was ausreicht, um die Methode als funktionsfähig zu bezeichnen.

Wendelstein 7-x ist ein Fusionsreaktor vom TypStellarator), das das heiße Plasma mit starken Magnetfeldern zähmt. Es handelt sich eigentlich um ein ziemlich altes Design, das bereits 1958 erfunden wurde, aber in den 70er und 80er Jahren einem alternativen Design Platz machte tokamakdas auch seine eigenen Probleme hat, weshalb Stellaratoren wieder auf dem Vormarsch sind. Im Stellarator erzeugen Spulen verschachtelte toroidale Magnetfelder. Die Magnetlinien winden sich so um die magnetische Oberfläche, dass wir, wenn wir einer einzelnen Kraftlinie folgen, nie an dieselbe Stelle zurückkehren, sondern die gesamte Oberfläche beschreiben. Darin ist Plasma gefangen. Der Unterschied zwischen einem Tokamak und einem Stellarator besteht darin, dass in einem Stellarator die externen Spulen toroidale und poloidale Komponenten des Magnetfelds erzeugen (die beide zur Kontrolle des Plasmas erforderlich sind), während in einem Tokamak die poloidale Komponente des Magnetfelds einen elektrischen Strom im Plasma selbst erzeugt, was es weniger stabil macht. Leider zeigte sich in den 1970er und 1980er Jahren, dass die Plasmaeinfangung in Stellaratoren schlecht war, da die Teilchenbahnen divergierten. In Tokamaks traten diese Probleme aufgrund der toroidalen Symmetrie nicht auf, während in Stellaratoren die Partikel langsam von innen zur magnetischen Oberfläche und wieder nach außen krochen und das Plasma schnell zerstörten. Erst Fortschritte in den 90er Jahren ermöglichten den Bau von Stellaratoren mit einer solchen Magnetfeldkonfiguration, dass diese Probleme geringer waren.

Tokamaks sind leichter herzustellen, weil sie symmetrischer sind, aber das Plasma in ihnen ist weniger stabil. Der Stellarator ist extrem schwierig herzustellen, weil die Magnetfelder verdreht werden müssen (siehe Skizze), man muss also sehr präzise vorgehen. Aber wenn es richtig gelingt, ist das Plasma darin stabiler. Wendelstein 7-X ist der erste und größte Stellarator (Radius 5,5 Meter), der auf der Grundlage der neuen Erkenntnisse gebaut wurde. Man erwartete, dass er das Plasma eindämmen könnte. Und sie hatten recht.

Obwohl Wendelstein 7-X ursprünglich ein deutsches Projekt ist und vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald im äußersten Nordwesten Deutschlands gebaut wurde, halfen auch amerikanische Geldgeber (Princeton, Oak Ridge und Los Alamos) großzügig. Es besteht aus 70 supraleitenden Magnetspulen, die ein Magnetfeld mit einer Dichte von 3 T erzeugen. Dieses hält Plasma mit Temperaturen von 60 bis 130 Millionen Grad Kelvin und einer Teilchendichte von 3 10²⁰.

Wendelstein 7-X ist nicht für die Energiegewinnung gedacht, weil man immer noch mehr hineinstecken muss, als man herausbekommt. Aber es ist ein Beweis dafür, dass das Design funktioniert. Jetzt können wir uns darauf konzentrieren, herauszufinden, ob wir auf der Erde aus der Fusion mehr herausholen können, als wir hineinstecken würden. Die Sonne hat diese Probleme nicht, weil sie die Atome allein durch die Schwerkraft nahe genug zusammenbringt, und auf der Erde müssen wir für die Entstehung eines Sterns klug vorgehen.