Das exakte Magnetfeld von Wendelstein

Die gewünschte Gestalt des magne­tischen Feldes von Wendel­stein 7-X , einer Fusions­anlage vom Typ Stellarator, wurde auf ein Hundert­tausendstel genau realisiert. Diese ersten physi­kalischen Ergebnisse mit der neuen Maschine wurden erzielt, noch bevor Wendelstein 7-X im Dezember 2015 im Max-Planck-Institut für Plasma­physik in Greifswald in Betrieb ging.

Die Forscher berichten über den wissen­schaftlichen Weg hin zu der komplexen, für guten Einschluss des Plasmas maßge­schneiderten Feld­struktur von Wendel­stein 7-X. Wie exakt dieses gewünschte Feld – aufgebaut aus geschlossenen, ineinander ge­schachtelten magne­tischen Flächen – von den speziell geformten, supra­leitenden Stel­larator-Spulen erzeugt werden kann, ist jetzt klar. Die Abweichungen von der berechneten Soll-Form sind geringer als ein Hundertstel Promille: Folgt man einer Magnet­feldlinie über eine Länge von 100 Metern, also etwa über die Länge eines Fußball­feldes, dann trifft sie ihr Ziel auf einen Millimeter genau.

Nach­gewiesen wurde dies mit einem hochem­pfindlichen Mess­verfahren: Dazu wurde ein dünner Elektronen­strahl in das leer­gepumpte Plasma­gefäß eingeschossen, der sich entlang einer Feldlinie in Ringbahnen durch das Gefäß bewegt. Schwenkt man einen fluores­zierenden Stab durch den Gefäßquer­schnitt, entstehen Leuchtflecke, wenn der Elektronen­strahl den Stab trifft. In der Kamera­aufzeichnung wird so nach und nach die Struktur des magne­tischen Feldes sichtbar – die erwarteten ineinander liegenden ellip­tischen Flächen.

Mit dem Nachweis exakter magne­tischer Flächen ist das erste Ziel von Wendel­stein 7-X erreicht. Viele Fragen muss das Wendel­stein-Team jedoch noch beantworten, bis klar ist, ob der Stel­larator das richtige Konzept für die Fusion ist. „Die Arbeit daran“, so die Forscher, „hat gerade begonnen“.

IPP / JOL