Blaupausen für das Fusionskraftwerk
30 Jahre ASDEX Upgrade - Betriebsweisen für JET und ITER.
Am 21. März 1991 erzeugte die Experimentieranlage ASDEX Upgrade im Max-Planck-Institut für Plasmaphysik in Garching das erste Plasma. Aufgabe dieser leistungsstärksten nationalen Fusionsanlage vom Typ Tokamak in Europa ist es, Kernfragen der Forschung unter kraftwerksähnlichen Bedingungen zu untersuchen. Seit nunmehr dreißig Jahren erarbeitet ASDEX Upgrade Plasmaszenarien für JET, ITER und ein geplantes Fusionskraftwerk DEMO. Ein ab Mitte 2022 geplanter Umbau soll die Anlage für die Zukunft rüsten.
Zum Zünden des Fusionsfeuers muss das Plasma nahezu berührungsfrei in Magnetfeldern eingeschlossen und auf hohe Temperatur über einhundert Millionen Grad aufgeheizt werden. Um die Wechselwirkung zwischen dem heißen Brennstoff und den umgebenden Wänden zu regulieren, wurde ASDEX Upgrade mit einem Divertor ausgerüstet. Er gab der Anlage ihren Namen: Axialsymmetrisches Divertor-Experiment. Ein zusätzliches Magnetfeld, das Divertor-Feld, lenkt den äußeren Rand des ringförmigen Plasmas auf robuste, wassergekühlte Platten am Boden des Gefäßes. So werden störende Verunreinigungen aus dem Plasma entfernt. Zugleich hüllt die vom Divertor-Feld geformte Randschicht das Zentralplasma wie ein wärmender Mantel ein – eine Voraussetzung für hohe Wärmeisolation. Wie gut dies funktioniert, konnte bereits der Vorgänger ASDEX zeigen.
Im Unterschied zu ASDEX sind bei ASDEX Upgrade jedoch der Divertor sowie wichtige Eigenschaften des Plasmas, vor allem die Dichte und die Belastung der Wände, stärker den Verhältnissen in einem späteren Kraftwerk angepasst. Ausgerüstet mit einer leistungskräftigen Plasmaheizung und einer Vielzahl ausgefeilter Messapparaturen zum Beobachten des Plasmas kann ASDEX Upgrade daher Betriebsweisen für ein Kraftwerk entwickeln. In bis heute 38.700 Plasmaentladungen beantwortete die Anlage wesentliche Forschungsfragen für das europäische Gemeinschaftsexperiment JET, den internationalen Experimentalreaktor ITER und ein geplantes Demonstrationskraftwerk.
Während der dreißig Betriebsjahre von ASDEX Upgrade wurde die Divertor-Form mehrfach geändert und optimiert. Hier will man nun einen weiteren Schritt gehen und ein neues Divertor-Konzept testen: Zwei zusätzliche Magnetspulen an der Decke des Plasmagefäßes sollen das Divertor-Feld so auffächern, dass sich die Leistung aus dem Plasma auf eine größere Fläche verteilt. Die Planungen für den neuen Divertor begannen 2016. Inzwischen ist der Entwurf abgeschlossen. Prototypen und ein Teststand für die Montage wurden gebaut, um die Fertigungsabläufe und den Einbau in ASDEX Upgrade vorzubereiten. Mitte 2022 soll die Montage beginnen.
IPP / JOL
