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Im Dezember 2015 wurde am Wendelstein 7-X erstmals Plasma gezündet. Seither wurden an der Fusionsforschungsanlage in Greifswald diverse Rekorde erzielt.

Im Kontrollraum herrschte gespannte Stille am 10. Dezember 2015. Alle Augen waren auf einen großen Monitor im Kontrollzentrum gerichtet. Thomas Klinger, Leiter des Wendelstein 7-X, forderte die anwesenden Wissenschaftler, Gäste und Journalisten zu einem zehn Sekunden langen Countdown auf – dann blitzte es kurz auf dem Monitor auf: das First Plasma in der Fusionsforschungsanlage in Greifswald.

Der Wendelstein 7-X [1] ist ein Versuchsreaktor, in dem Gas auf mehrere Millionen Grad aufgeheizt wird, damit es in den Plasmazustand übergeht. Nur in diesem Zustand ist es möglich, positiv geladene Atomkerne miteinander zu verschmelzen. Der Wendelstein 7-X, den heise online im vergangenen Jahr besuchte [2], dient jedoch nur der Plasmaforschung, Fusionen werden hier nicht durchgeführt.

An jenem Tag im Dezember vor zehn Jahren gelang es erstmals, ein Milligramm Heliumgas in das Plasmagefäß, in dem ein Vakuum herrscht, einzuspeisen und mit der Mikrowellenheizung mit einer Leistung von 1,3 Megawatt auf eine Temperatur von einer Million Grad Celsius aufzuheizen. Eine Zehntelsekunde lang ging das Helium in den Plasmazustand über.

Merkel startet Wasserstoffplasma

Zwei Monate später, im Februar 2016, leitete die damalige Bundeskanzlerin und promovierte Physikerin Angela Merkel die Erzeugung des ersten Wasserstoff-Plasmas ein, das heißer ist als ein Heliumplasma. Damit konnte der wissenschaftliche Betrieb an der Forschungsanlage des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) [4] starten.

Dem ersten Plasma war eine Bauzeit von neun Jahren vorangegangen: Im April 2005 begann die Arbeiten an dem Plasmagefäß, im Mai 2014 wurde die äußere Hülle der Anlage geschlossen und die Betriebsvorbereitungen begannen.

Deuterium und Tritium fusionieren zu Helium

Kern des Wendelstein 7-X ist ein Torus, ein wulstartiger Ring, mit einem Durchmesser von 16 Metern, der von 50 supraleitenden Magnetspulen umgeben ist. In dieser Kammer mit der Bezeichnung Stellarator werden die Bedingungen erzeugt, die die Wasserstoffisotopen Deuterium (D) und Tritium (T) dazu bringen, zu einem Heliumkern zu verschmelzen. Dabei werden Neutronen und Energie freigesetzt, die dazu genutzt werden soll, um Strom zu erzeugen.

Die Kernfusion bildet den Prozess nach, der im Inneren von Sternen abläuft, auch in der Sonne. Diese setzt immerhin so viel Energie frei, dass wir in einer Entfernung von etwa 150 Millionen Kilometern mit ausreichend Licht und Wärme versorgt werden. Allerdings lassen sich die Bedingungen in der Sonne – ein Druck von 200 Milliarden Bar und eine Temperatur von 15 Millionen Grad Celsius – auf der Erde so nicht nachbilden. Weil sich hier kein so hoher Druck erzeugen lässt, muss die Zündtemperatur höher sein: 100 Millionen Grad und mehr.

Allerdings hält kein Material solchen Temperaturen stand. Das Plasma muss deshalb in der Schwebe gehalten werden. Dafür sorgen 50 Magnetspulen, deren Feld das Plasma einschließt. Das Feld hat eine komplexe Form: Es ist ringförmig und gleichzeitig in sich verdreht. Um ein solches zu erzeugen, haben die Magnetspulen besondere Formen: Sie ähneln zerquetschten Ringen. Um diese Form zu errechnen, bedurfte es jedoch eines Supercomputers.

Rekorde am Wendelstein 7-X

Neben dem Stellarator gibt es noch einen zweiten Reaktortyp für die Fusion mittels magnetischem Einschluss [5]: den Tokamak. Der europäische Forschungsreaktor Iter, der in Cadarache in Südfrankreich gebaut wird, setzt auf diesen Reaktortyp. Der ist zwar einfacher aufgebaut. Dafür muss zusätzlich elektrischer Strom durch das leitende Plasma fließen, um es stabil zu halten. Daneben kann ein Tokamak nur im Pulsbetrieb betrieben werden, ein Stellarator hingegen im Dauerbetrieb, was für die Stromerzeugung praktischer ist.

Die Anlage hat die Fusionsforschung schon vorangebracht: So kann inzwischen das Plasma über einen deutlich längeren Zeitraum aufrechterhalten werden: Aus der Zehntelsekunde und einer Million Grad Celsius beim First Plasma sind acht Minuten bei 50 Millionen Grad Celsius im Februar 2023 [6] geworden.

Wendelstein 7-X wird gewartet

Im Mai dieses Jahres wurde, am letzten Tag vor der aktuellen Wartungsphase, ein Weltrekord für das Tripelprodukt aufgestellt [7], das sich aus der Teilchendichte des Plasmas, der Temperatur der Ionen, zwischen denen Fusionsreaktionen stattfinden, und der Energieeinschlusszeit errechnet. Das Tripelprodukt ist die entscheidende Größe in der Kernfusion. Erst wenn ein bestimmter Schwellenwert erreicht wird, erhält sich die Fusionsreaktion selbst. Dann wird eine positive Energiebilanz erreicht, also erzeugt ein Plasma mehr Fusionsleistung, als an Wärmeleistung hineingegeben wird.

Bild 1 von 10

Kernfusionsexperiment "Wendelstein 7-X" (10 Bilder) [8]

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Daneben hat der Wendelstein 7-X eine gewisse Strahlkraft entwickelt: Gleich zwei Start-ups – Gauss Fusion aus Garching und Proxima Fusion [10] aus München – wollen diesen Reaktortyp kommerzialisieren und Fusionskraftwerke auf der Basis bauen.

„Auf dem Gebiet der Stellaratorforschung bewegen wir uns mit Wendelstein 7-X in Greifswald an der Weltspitze der Fusionsforschung. Wichtige Fusionsparameter haben mit den besten Anlagen vom Typ Tokamak – dem zweiten Prinzip der Magnetfusion – gleichgezogen“, sagte Robert Wolf [11], Direktor am IPP in Greifswald, anlässlich des Jubiläums. „Dass die in Deutschland beheimateten Unternehmen Proxima Fusion und Gauss Fusion beide das Stellaratorprinzip verfolgen, basiert auf den Erfolgen von Wendelstein 7-X.“

Derzeit wird am Wendelstein 7-X allerdings kein Plasma gezündet. Die Anlage ist gerade wegen Wartungsarbeiten stillgelegt. Der wissenschaftliche Betrieb wird immer wieder für eine längere Zeit unterbrochen, um, die Anlage aufzurüsten. So wurde im Laufe der Jahre das Plasmagefäß innen mit Graphitkacheln ausgekleidet und mit Divertoren ausgestattet [12], die es ermöglichen, die Reinheit und Dichte des Plasmas zu regeln. Die Wand des Plasmagefäßes bekam eine Wasserkühlung, und es wurde ein leistungsfähigeres Heizsystem installiert.

Im September kommenden Jahres soll der Wendelstein 7-X wieder einsatzbereit sein für den wissenschaftlichen Betrieb. Ziel der kommenden Messkampagnen ist, ein Plasma über 30 Minuten aufrechtzuerhalten – und so zu demonstrieren, dass ein Stellarator für den Dauerbetrieb geeignet ist – sowie eine Temperatur von 100 Millionen Grad Celsius zu erreichen.

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(wpl [14])

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[1] https://www.ipp.mpg.de/wendelstein7x
[2] https://www.heise.de/hintergrund/Ortsbesuch-in-Greifswald-Der-Forschungsstand-Kernfusion-im-Stellarator-9848752.html
[3] https://www.heise.de/Datenschutzerklaerung-der-Heise-Medien-GmbH-Co-KG-4860.html
[4] https://www.ipp.mpg.de/
[5] https://www.ipp.mpg.de/11728/mageinschluss
[6] https://www.heise.de/hintergrund/50-Millionen-Grad-fuer-acht-Minuten-Wendelstein-Versuchsreaktor-erzeugt-Plasma-7535757.html
[7] https://www.heise.de/news/Wendelstein-7-X-stellt-neuen-Fusionsrekord-auf-10422850.html
[8] https://www.heise.de/bilderstrecke/1222716.html?back=11112343
[9] https://www.heise.de/bilderstrecke/1222716.html?back=11112343
[10] https://www.heise.de/news/Stellarator-Proxima-Fusion-will-bis-2031-ein-Fusionskraftwerk-bauen-10297356.html
[11] https://nachrichten.idw-online.de/2025/12/10/wendelstein-7-x-feiert-jubilaeum
[12] https://www.heise.de/news/Tuning-des-Fusionsexperiments-Wendelstein-7-X-erhaelt-Hitzeschild-3642033.html
[13] https://www.heise.de/newsletter/anmeldung.html?id=ki-update&wt_mc=intern.red.ho.ho_nl_ki.ho.markenbanner.markenbanner
[14] mailto:wpl@heise.de

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