Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die Betriebsvorbereitungen für Wendelstein 7-X beginnen

12.05.2014

Hauptmontage der Fusionsanlage abgeschlossen / Festakt am 20. Mai in Greifswald

Nach Jahren der Rechnung, Planung, Bauteilfertigung und Montage tritt das Projekt Wendelstein 7-X ab Mai in eine neue Phase: Im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald haben die Vorbereitungen für den Betrieb dieser weltweit größten Fusionsanlage vom Typ Stellarator begonnen.


Ende 2011 war das Innenleben von Wendelstein 7-X noch sichtbar.

Foto: IPP, Wolfgang Filser


Blick in die Experimenthalle: Die Hauptmontage ist abgeschlossen.

Foto: IPP, Bernhard Ludewig

Die Montage begann im April 2005: Ein Spezialgreifer schob die erste von 70 übermannsgroßen Magnetspulen vorsichtig über einen nur fingerbreiten Spalt auf ein eigenwillig geformtes Stahlgefäß. Die sechs Tonnen schwere Spule und das Gefäßstück waren die ersten Bauteile der Fusionsanlage Wendelstein 7-X, die von ihren in ganz Europa verteilten Fertigungsstätten in Greifswald ankamen. Hier, mehr als 800 Kilometer vom Stamminstitut im bayerischen Garching entfernt, hatte das IPP im Zuge des „Forschungsaufbaus Ost“ 1994 einen zweiten Standort gegründet.

Beide Institutsteile verfolgen das gleiche Ziel: die Energieproduktion der Sonne auf der Erde nachzuahmen. Ein Fusionskraftwerk soll aus der Verschmelzung von Atomkernen Strom erzeugen. Weil das Fusionsfeuer erst bei einer Temperatur von über 100 Millionen Grad zündet, darf der Brennstoff – ein dünnes Wasserstoffplasma – nicht in Kontakt mit den kalten Wänden kommen.

Von Magnetfeldern gehalten schwebt er nahezu berührungsfrei im Inneren einer Vakuumkammer. Die beiden Bauarten für den magnetischen Käfig untersucht das Institut räumlich getrennt: in Garching läuft der Tokamak ASDEX Upgrade, in Greifswald wird der Stellarator Wendelstein 7-X aufgebaut.

Noch sind die einfacher konstruierten Tokamaks führend. Heute traut man nur einem Tokamak, wie dem internationalen Testreaktor ITER, ein energielieferndes Plasma zu. „Aber“, sagt Projektleiter Prof. Dr. Thomas Klinger, „das Stellarator-Prinzip lässt Stärken erwarten, wo der Mitstreiter Schwächen zeigt.“ Denn im Unterschied zu den pulsweise arbeitenden Tokamaks sind Stellaratoren für Dauerbetrieb geeignet – dank ihres speziell aufgebauten Magnetsystems.

Um dies zu beweisen, ist Wendelstein 7-X das Schlüsselexperiment. Die Struktur seines Magnetfelds ist das Ergebnis ausgefeilter Optimierungsrechnungen der Abteilung „Stellarator-Theorie“ und ihrer über zehnjährigen Suche nach einem besonders stabilen und wärmeisolierenden magnetischen Käfig. Prof. Klinger: „Mit Wendelstein 7-X soll die Qualität von Plasmagleichgewicht und -einschluss erstmals der eines Tokamak ebenbürtig werden. Das Experiment soll zeigen, dass auch Stellaratoren kraftwerkstauglich sind.“ Und mit 30 Minuten langen Entladungen soll es ihr wesentliches Plus vorführen, den Dauerbetrieb. Energie erzeugen muss Wendelstein 7-X dazu nicht: Viele Eigenschaften eines gezündeten Plasmas lassen sich vom Tokamak ITER auf Stellaratoren übertragen.

Die Anlage besteht aus fünf nahezu baugleichen Modulen, die vormontiert und in der Experimentierhalle kreisförmig zusammengesetzt wurden: 70 supraleitende Spulen, aufgefädelt auf ein stählernes Plasmagefäß, sind von einer ringförmigen Hülle umschlossen. In ihrem luftleer gepumpten Innenraum werden die Magnetspulen später mit flüssigem Helium auf Supraleitungstemperatur bis nahe an den absoluten Nullpunkt abgekühlt. So verbrauchen sie kaum noch Energie. Neben den Großkomponenten waren kilometerweise Kühlrohre, Stromleiter und Messkabel, zahlreiche Beobachtungsstutzen und Sensoren zu verbauen, stets begleitet von Kontrollvermessungen und Dichtigkeitsprüfungen der vielen tausend Schweißnähte.

„Bereits die industrielle Fertigung und der Aufbau waren ein Experiment für sich“, sagt Prof. Klinger, „eine Aufgabe, die wir zunächst unterschätzt hatten: Die Supraleitungstechnik gepaart mit der anspruchsvollen Geometrie der Bauteile hat uns vor extreme Qualitätsanforderungen gestellt“. Tatsächlich hat der Aufbau nicht wie geplant sechs, sondern neun Jahre gedauert. Konstruktion und Fertigung, Vermessung und Berechnung – die komplexen Formen verlangten neue Methoden, die in Institut und Industrie erst während des Aufbaus entwickelt werden konnten. 2007 wurde daher ein neuer Basisplan aufgestellt. Seither liegt die Montage von Wendelstein 7-X im Zeit- und Kostenplan, seit 2009 sogar – als erstes Forschungsprojekt in Deutschland – nach Industrienorm ISO 9001 zertifiziert.

Die Bauteile für Wendelstein 7-X fertigten Firmen in ganz Europa. Die von Bund, Land und EU getragenen Investitionskosten beliefen sich auf 370 Millionen Euro. Aufträge im Wert von über 80 Millionen gingen an Unternehmen in der Region. Zahlreiche Forschungseinrichtungen im In- und Ausland waren am Aufbau der Anlage beteiligt. So trug im Rahmen der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren das Karlsruher Institut für Technologie die Verantwortung für die komplette Mikrowellen-Plasmaheizung; das Forschungszentrum Jülich baut Diagnostiken und fertigte die aufwändigen Verbindungen der supraleitenden Magnetspulen. Für deren Einbau investierten Spezialisten für Supraleitungstechnik der Polnischen Akademie der Wissenschaften in Krakau über 160 Personenjahre Arbeitszeit. Die US-amerikanischen Fusionsinstitute in Princeton, Oak Ridge und Los Alamos trugen u.a. mit magnetischen Zusatzspulen und Messgeräten im Wert von über 7,5 Millionen Dollar zur Ausrüstung von Wendelstein 7-X bei.

Anfang Mai wurde die Hülle der Anlage geschlossen, die ersten Pumpen liefen an. Ein Festakt am 20. Mai bildet den Auftakt für die nächste Arbeitsphase, die Betriebsvorbereitung. Dabei werden alle technischen Systeme getestet: das Vakuum in den Gefäßen, das Kühlsystem, die supraleitenden Spulen und das von ihnen erzeugte Magnetfeld. Prof. Klinger: „Wenn alles gut funktioniert, können wir in ungefähr einem Jahr das erste Plasma erzeugen“.

Weitere Informationen:

http://www.ipp.mpg.de/ippcms/de/presse/pi/03_14_pi

Isabella Milch | Max-Planck-Institut

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an
25.04.2017 | Universität Wien

nachricht Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“
25.04.2017 | Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

58 europäische Industrie- und Forschungspartner aus 11 Ländern forschten unter der Leitung des VIRTUAL VEHICLE drei Jahre lang, um Europas führende Position im Bereich Embedded Systems und dem Internet of Things zu stärken. Die Ergebnisse von DEWI (Dependable Embedded Wireless Infrastructure) wurden heute in Graz präsentiert. Zu sehen war eine Fülle verschiedenster Anwendungen drahtloser Sensornetzwerke und drahtloser Kommunikation – von einer Forschungsrakete über Demonstratoren zur Gebäude-, Fahrzeug- oder Eisenbahntechnik bis hin zu einem voll vernetzten LKW.

Was vor wenigen Jahren noch nach Science-Fiction geklungen hätte, ist in seinem Ansatz bereits Wirklichkeit und wird in Zukunft selbstverständlicher Teil...

Im Focus: Weltweit einzigartiger Windkanal im Leipziger Wolkenlabor hat Betrieb aufgenommen

Am Leibniz-Institut für Troposphärenforschung (TROPOS) ist am Dienstag eine weltweit einzigartige Anlage in Betrieb genommen worden, mit der die Einflüsse von Turbulenzen auf Wolkenprozesse unter präzise einstellbaren Versuchsbedingungen untersucht werden können. Der neue Windkanal ist Teil des Leipziger Wolkenlabors, in dem seit 2006 verschiedenste Wolkenprozesse simuliert werden. Unter Laborbedingungen wurden z.B. das Entstehen und Gefrieren von Wolken nachgestellt. Wie stark Luftverwirbelungen diese Prozesse beeinflussen, konnte bisher noch nicht untersucht werden. Deshalb entstand in den letzten Jahren eine ergänzende Anlage für rund eine Million Euro.

Die von dieser Anlage zu erwarteten neuen Erkenntnisse sind wichtig für das Verständnis von Wetter und Klima, wie etwa die Bildung von Niederschlag und die...

Im Focus: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

123. Internistenkongress: Traumata, Sprachbarrieren, Infektionen und Bürokratie – Herausforderungen

27.04.2017 | Veranstaltungen

Jenaer Akustik-Tag: Belastende Geräusche minimieren - für den Schutz des Gehörs

27.04.2017 | Veranstaltungen

Ballungsräume Europas

26.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

VLC 200 GT von EMAG: Neue passgenaue Dreh-Schleif-Lösung für die Bearbeitung von Pkw-Getrieberädern

27.04.2017 | Maschinenbau

Induktive Lötprozesse von eldec: Schneller, präziser und sparsamer verlöten

27.04.2017 | Maschinenbau

Smart Wireless Solutions: EU-Großprojekt „DEWI“ liefert Innovationen für eine drahtlose Zukunft

27.04.2017 | Informationstechnologie