Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Erste Messung des Magnetfelds von Wendelstein 7-X – es passt!

16.07.2015

Schneller als geplant konnte jetzt die Prüfung des Magnetfeldes in der Fusionsanlage Wendelstein 7-X abgeschlossen werden. Die im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Greifswald mit Spannung erwarteten Messungen zeigen: Die supraleitenden Magnetspulen, deren technischer Test erst letzte Woche beendet wurde, erzeugen das gewünschte Magnetfeld. Der magnetische Käfig für das viele Millionen Grad heiße Fusionsplasma hat die von den Physikern berechnete Gestalt. Ein wesentlicher Meilenstein der gerade laufenden Betriebsvorbereitungen ist damit erreicht. Noch in diesem Jahr soll Wendelstein 7-X das erste Plasma erzeugen.

Obwohl Wendelstein 7-X noch nicht in Betrieb ist, liefert das Experiment bereits die ersten wissenschaftlichen Resultate: Das Magnetfeld entspricht genau dem was nötig ist, um heiße Fusionsplasmen einzuschließen. Dies zeigen die ersten Messungen der Feldstruktur: „Wir haben schöne geschlossene Flussflächen“, freut sich der zuständige IPP-Bereichsleiter Prof. Dr. Thomas Sunn Pedersen.


Flussflächen-Diagnostik: Die Leuchtspur eines Elektronenstrahls auf seinem vielfachen Umlauf längs einer Feldlinie durch das Plasmagefäß kombiniert mit den Bildpunkten, die er auf einem fluor

Foto: IPP, Matthias Otte


Der Beweis: Der Fluoreszenzstab macht geschlossene, ineinander liegende magnetische Flächen sichtbar – der Magnetfeldkäfig für das Plasma ist so wie er sein soll

Foto: IPP, Matthias Otte

Wie baut man einen Magnetfeldkäfig für das Plasma? Die Fusionsforscher nutzen aus, dass die geladenen Plasmateilchen – Ionen und Elektronen – von elektromagnetischen Kräften auf engen Spiralbahnen um magnetische Feldlinien gehalten werden. Von einem geeignet geformten Feld wie auf Schienen geführt, können die schnellen Teilchen daher von den Wänden des Plasmagefäßes ferngehalten werden. Für einen „dichten“ Käfig müssen die Feldlinien im Zentrum des ringförmigen

Plasmagefäßes geschlossene, ineinander geschachtelte Ringflächen aufspannen – wie die ineinander liegenden Jahresringflächen eines Baumstamms. So werden nach außen weisende Feldlinien vermieden, die die Plasmateilchen auf die Wände führen würden. Die nötigen hohen Plasmatemperaturen wären sonst unerreichbar.

„Nachdem die Flussflächen-Diagnostik in Betrieb genommen wurde, konnten wir sofort erste magnetische Flächen sehen“, berichtet Dr. Matthias Otte, der für das Messverfahren verantwortlich ist: „Unsere Aufnahmen zeigen deutlich, wie die Magnetfeldlinien in vielen toroidalen Umläufen geschlossene Flächen aufbauen“.

Mit der Flussflächen-Diagnostik lässt sich die Struktur des Feldes genau vermessen. Dazu wird ein dünner Elektronenstrahl eingeschossen, der sich entlang einer Feldlinie in Ringbahnen durch das leergepumpte Plasmagefäß bewegt. Er hinterlässt dabei eine Leuchtspur, die durch Stöße der Elektronen mit Restgas im Gefäß entsteht. Schwenkt man nun noch einen fluoreszierenden Stab durch den Gefäßquerschnitt, entstehen zusätzlich Leuchtflecke, wenn der Elektronenstrahl den Stab trifft. In der Kameraaufzeichnung wird so nach und nach der gesamte Querschnitt des magnetischen Feldes sichtbar.

Während einer rund 60 Sekunden dauernden Einzelmessung läuft der Elektronenstrahl auf „seiner“ Feldlinie viele Male im ringförmigen Plasmagefäß um und legt dabei einige Kilometer zurück. Die verschraubte Feldlinie führt ihn nach jedem Umlauf leicht versetzt durch die Schnittebene, durch die der Stab schwenkt. Aus den Leuchtpunkten auf dem Stab setzt sich nach und nach das Bild des Feldquerschnitts zusammen. Und tatsächlich: In gepunkteten Linien zeigten sich die gewünschten ineinander geschachtelten Flussflächen. „Nach der aufwändigen Montagezeit sind wir jetzt sehr glücklich über die guten Messergebnisse“, sagt Professor Sunn Pedersen: „Die Flussflächen sehen so aus, wie wir sie haben wollten“.

Hintergrund

Ziel der Fusionsforschung ist es, ein klima- und umweltfreundliches Kraftwerk zu entwickeln, das ähnlich wie die Sonne aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie gewinnt. Um das Fusionsfeuer zu zünden, muss in einem späteren Kraftwerk der Brennstoff – ein Wasserstoffplasma – in Magnetfeldern eingeschlossen und auf Temperaturen über 100 Millionen Grad aufgeheizt werden. Wendelstein 7-X, die nach der Fertigstellung weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator, wird noch keine Energie erzeugen, aber die Kraftwerkseignung dieses Bautyps untersuchen. Mit bis zu 30 Minuten langen Entladungen soll sie seine wesentliche Eigenschaft vorführen, die Fähigkeit zum Dauerbetrieb.

Ein Ring aus 50 supraleitenden, etwa 3,5 Meter hohen Magnetspulen ist das Kernstück der Anlage. Durch flüssiges Helium auf Supraleitungstemperatur nahe dem absoluten Nullpunkt abgekühlt, verbrauchen sie nach dem Einschalten kaum Energie. Ihre speziellen Formen sind das Ergebnis ausgefeilter Optimierungsrechnungen: Sie sollen einen besonders wärmeisolierenden magnetischen Käfig für das Plasma aufbauen.

Im Mai 2014 wurde die Montage von Wendelstein 7-X termingerecht abgeschlossen; seit gut einem Jahr laufen die Betriebsvorbereitungen. Nacheinander wird die Funktion aller technischen Systeme geprüft. Von Ende April bis Anfang Juli 2015 waren die Magnetspulen an der Reihe. Nachdem die Funktionsfähigkeit dieser zentralen Anlagenkomponente sichergestellt war, folgte das Ausmessen der magnetischen Flächen. Nun steht noch die Einstellung der computergestützten Datenerfassung für den Experimentierbetrieb aus, in der Peripherie der Anlage sind die Apparaturen zum Beobachten und zum Aufheizen des Plasmas zu vervollständigen. Das Ziel: Noch in diesem Jahr soll Wendelstein 7-X das erste Plasma erzeugen.

Weitere Informationen:

http://www.ipp.mpg.de/de/aktuelles/presse/pi/2015/07_15

Isabella Milch | Max-Planck-Institut für Plasmaphysik

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: TU Chemnitz präsentiert weltweit einzigartige Pilotanlage für nachhaltigen Leichtbau

Wickelprinzip umgekehrt: Orbitalwickeltechnologie soll neue Maßstäbe in der großserientauglichen Fertigung komplexer Strukturbauteile setzen

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des Bundesexzellenzclusters „Technologiefusion für multifunktionale Leichtbaustrukturen" (MERGE) und des Instituts für...

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,...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Internationaler Tag der Immunologie - 29. April 2017

28.04.2017 | Veranstaltungen

Kampf gegen multiresistente Tuberkulose – InfectoGnostics trifft MYCO-NET²-Partner in Peru

28.04.2017 | Veranstaltungen

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

27.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Über zwei Millionen für bessere Bordnetze

28.04.2017 | Förderungen Preise

Symbiose-Bakterien: Vom blinden Passagier zum Leibwächter des Wollkäfers

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wie Pflanzen ihre Zucker leitenden Gewebe bilden

28.04.2017 | Biowissenschaften Chemie