Wendelstein 7-X stellt neuen Rekord beim Tripelprodukt auf
Am 22. Mai 2025 ist die jüngste Versuchskampagne an der weltweit leistungsstärksten Kernfusionsanlage vom Typ Stellarator abgeschlossen worden. Durch die Zusammenarbeit von Forschern aus Europa und den USA erzielte Wendelstein 7-X unter anderem einen Weltrekord beim sogenannten Tripelprodukt, einer zentralen Grösse für die Bewertung von Fusionsplasmen – und übertraf dabei erstmals die Werte vergleichbarer Tokamak-Anlagen bei langen Plasmadauern.
Das Tripelprodukt ist die entscheidende Grösse in der Kernfusion. Es errechnet sich aus der Teilchendichte des Plasmas, der Temperatur der Ionen, zwischen denen Fusionsreaktionen stattfinden, und der Energieeinschlusszeit – also der Dauer, über die die Wärmeenergie aus dem Plasma entweicht, wenn nicht nachgeheizt wird. Erst wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird, trägt sich die Fusionsreaktion selbst, ohne dass weiter geheizt werden muss. Dann wird eine positive Energiebilanz erreicht, also erzeugt ein Plasma mehr Fusionsleistung, als an Wärmeleistung hineingegeben wird.
Neuer Pellet-Injektor eingesetzt
Bei dem Rekordlauf wurden über 43 Sekunden etwa 90 Brennstoff-Pellets in den Reaktor eingeschossen. Gleichzeitig heizten starke Mikrowellen das Plasma auf über 20 Millionen Grad Celsius, in Spitzen sogar auf 30 Millionen Grad Celsius. Um eine optimale Kombination aus Heizleistung und Brennstoff-Füllung zu erreichen, müssen Heizung und Pellet-Injektion sehr genau koordiniert werden.
Dabei kam ein neuartiger Pellet-Injektor zum Einsatz, der am Oak Ridge National Laboratory des amerikanischen Department of Energy (DOE) in Tennessee entwickelt wurde. Dieses System schiesst die Pellets – millimetergroße Kugeln aus gefrorenem Wasserstoff – in den Reaktor. Der Pellet-Injektor wurde dabei erstmals so betrieben, dass er mit unterschiedlichen vordefinierten Pulsraten lief. Dieses Schema kann auch auf längere Plasmadauern von mehreren Minuten ausgedehnt werden, was für künftige Fusionsreaktoren wichtig ist.
Der Rekord sei eine grossartige Leistung des internationalen Teams und zeige «eindrucksvoll das Potenzial von Wendelstein 7-X», sagte Prof. Thomas Klinger, Leiter des Betriebs von Wendelstein 7-X und des Bereichs Stellarator-Dynamik und -Transport am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP). «Dass wir bei langen Plasmadauerzeiten das Tripelprodukt auf Tokamak-Niveau anheben konnten, markiert einen weiteren wichtigen Meilenstein auf dem Weg zum kraftwerkstauglichen Stellarator.»
Quelle
M.A. nach IPP, Medienmitteilung, 3. Juni 2025 und Heise online, 3. Juni 2025