Spitzenleistung: Neue Stellarator-Experimente zeigen vielversprechende Ergebnisse

Stellen Sie sich vor, Sie bauen eine Maschine, die so fortschrittlich und präzise ist, dass Sie einen Supercomputer benötigen, um sie zu entwickeln. Genau das taten Wissenschaftler und Ingenieure in Deutschland beim Bau des Experiments Wendelstein 7-X. Das von Bund, Ländern und der Europäischen Union geförderte Gerät ist eine Art Fusionsgerät, der sogenannte Stellarator. Ziel des neuen Experiments ist es, ein überhitztes Gas, das Plasma genannt wird, in einem donutförmigen Gefäß mit Magneten zu enthalten, die sich um den Donut herum drehen.

Das Team beendete den Bau des Wendelstein 7-X, des weltweit fortschrittlichsten supraleitenden Stellars, im Jahr 2015, und seitdem sind Wissenschaftler damit beschäftigt, seine Leistung zu untersuchen (Abbildung 1).

„Der Vorteil von Stellaratoren gegenüber anderen Arten von Fusionsmaschinen besteht darin, dass die erzeugten Plasmen extrem stabil sind und sehr hohe Dichten möglich sind“, sagte Dr. Novimir Pablant, ein US-amerikanischer Physiker vom Princeton Plasma Physics Laboratory, der mit einem multinationalen Team von Wissenschaftlern und Ingenieuren aus Europa, Australien, Japan und den Vereinigten Staaten zusammenarbeitet (die Zusammenarbeit in den USA wird vom Department of Energy finanziert).

Mit einem so genannten Röntgenspektrometer untersuchte Pablant das vom Plasma abgegebene Licht, um eine wichtige Frage zu beantworten: Hat das Design des verdrillten Magnetfeldes von Wendelstein 7-X funktioniert? Seine Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Plasmatemperaturen und elektrischen Felder tatsächlich bereits im für die Spitzenleistung erforderlichen Bereich liegen (Abbildung 2). Er wird seine Arbeiten auf der American Physical Society Division of Plasma Physics Konferenz in Portland, Ore, vorstellen.

Wenn es den Wissenschaftlern am Wendelstein 7-X gelingt, die Maschinenleistung zu optimieren, wird das im Donut enthaltene Plasma noch heißer als die Sonne. Die Atome des Plasmas verschmelzen zu einer sicheren, sauberen Energie, die für die Stromerzeugung genutzt wird. Diese Leistung ist ein wichtiger Meilenstein, denn sie zeigt, dass es möglich ist, in hochdichten Plasmen Temperaturen von mehr als 10 Millionen Grad zu erreichen, indem man nur Mikrowellen zum Erwärmen der Elektronen im Plasma verwendet. Diese Leistung bringt uns der Verwirklichung der Fusionskraft einen Schritt näher.

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