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31.3.98
Japanische Fusionsanlage LHD in Betrieb gegangen
Weltgroesste Anlage aus der Stellarator-Familie / Supraleitende Magnetspulen
In Japan ist am 31. Maerz 1998 das Grossexperiment "Large Helical Device" (LHD), eine Fusionsanlage aus der Stellarator-Familie, nach achtjaehriger Bauzeit mit der Erzeugung des ersten Plasmas termingerecht in Betrieb gegangen. LHD wird vom National Institute for Fusion Science (NIFS) in Toki bei Nagoya betrieben und ist - bis zum Betriebsbeginn von WENDELSTEIN 7-X im Teilinstitut Greifswald des IPP - der weltweit groesste Stellarator.
Ziel der Fusionsforschung ist es, die Energieproduktion der Sonne auf der Erde nachzuvollziehen und aus der Verschmelzung von Atomkernen Energie zu gewinnen. Brennstoff ist ein duennes, ionisiertes Wasserstoffgas, ein "Plasma". Zum Zuenden des Fusionsfeuers muss das Plasma in Magnetfeldern eingeschlossen und auf Temperaturen ueber 100 Millionen Grad aufgeheizt werden.
Wesentliche Ziele der Anlage LHD sind es, den Zuendbedingungen fuer das Plasma um einen Faktor 5 bis 10 nahezukommen und die Dauerbetriebsfaehigkeit der Anlage zu demonstrieren. Benutzt wird dazu ein Plasma aus normalem und schwerem Wasserstoff (Deuterium). In einem solchen Plasma kann es zwar nicht zu nennenswerten Fusionsleistungen kommen; sein Verhalten laesst sich jedoch auf den zukuenftigen Kraftwerksbetrieb mit den eigentlichen Fusionsbrennstoffen, Deuterium und Tritium, modellartig uebertragen. Der Plasmaring besitzt einen Durchmesser von acht Metern und einen Querschnitt von rund einem Quadratmeter. Er wird eingeschlossen durch ein 3 Tesla starkes Magnetfeld, das - um Dauerbetrieb zu erreichen - von supraleitenden Magnetspulen erzeugt wird. Kernstueck des magnetischen Systems sind zwei grosse Magnetspulen, die sich schraubenfoermig um das Plasma winden. Zur Herstellung dieser 65 Tonnen schweren Wicklungen wurde direkt in der Experimenthalle eine eigene Wickelmaschine aufgebaut. Numerisch gesteuert, konnte die 10 Meter hohe und 13 Meter breite Maschine den Spulenleiter mit hoher Genauigkeit in die verschraubte Form biegen und aufwickeln. Sechs horizontal liegende, ebenfalls supraleitende Spulen sorgen fuer die stabile Lage des Plasmas. Ein Kryostat umgibt die supraleitenden Magnete und erzeugt die noetige Waermeisolierung der tiefkalten Spulen. Zur externen Heizung des Plasmas sind zunaechst 5 Megawatt Heizleistung vorgesehen, die spaeter auf 28 Megawatt aufgestockt werden sollen.
Das National Institute for Fusion Science wurde 1989 als inter-universitaere Forschungseinrichtung in Toki gegruendet. Mit dem Max-Planck-Institut fuer Plasmaphysik ist es durch enge wissenschaftliche Zusammenarbeit verbunden. Abgesehen von diesen beiden Forschungsstaetten werden Fusionsexperimente vom Typ "Stellarator" in kleineren Anlagen auch in Spanien, den USA, Australien und der Ukraine betrieben. Vorteile dieses Bautyps: Anders als die weltweit ueberwiegend untersuchten Tokamaks, die zunaechst nur pulsweise arbeiten, sind Stellaratoren ohne weitere Zusatzmassnahmen fuer Dauerbetrieb geeignet. Mit seinen verdrillt um das Plasmagefaess geschlungenen Magnet-Wicklungen folgt der japanische Stellarator LHD dazu dem hergebrachten Bauprinzip der Stellaratoren. Im Unterschied hierzu werden mit den WENDELSTEIN-Experimenten des IPP Stellaratoren entwickelt, die ein entsprechend den Kraftwerkserfordernissen optimiertes Magnetfeld besitzen. Spaeter mit dem Aufbau beginnend als LHD, zeichnet sich WENDELSTEIN 7-X durch ein optimiertes Magnetfeld aus, das - ohne schraubenfoermige Wicklungen - durch ein modular aufgebautes und im Kleinen bereits erprobtes Spulensystem erzeugt wird.
Isabella Milch
Abbildung: Computergrafik der japanischen Fusionsanlage "Large Helical Device" (Foto: NIFS)
Criteria of this press release:
Electrical engineering, Energy, Mathematics, Physics / astronomy
transregional, national
Research projects
German
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