Bis die Kernfusion kommt, wird es noch viele Jahre dauern. Aber das Greifswalder Kernfusionsexperiment heizt jetzt zumindest schon mal sein Plasma hoch: auf fusionsfreudige 70 Millionen Grad.
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18 Monate lang stand Wendelstein 7-X still: Wissenschaftler haben das Kernfusionsexperiment umgebaut. Es hat einen Hitzeschild, eine leistungsfähigere Heizung und neue Messinstrumente bekommen. Bald, Anfang September, sollen die Experimente wieder beginnen - und dann mit "Vollgas", wie Thomas Klinger, Direktor am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik es ausdrückt.
In den kommenden Monaten wollen die Forscher im Reaktor Plasmen mit 8 Megawatt Heizleistung - doppelt so viel wie bisher - erzeugen. Das Plasma soll zehn Sekunden lang stabil bleiben und 70 Millionen Grad Celsius heiß werden. Bei dieser Temperatur könnten Kernfusionen durchaus stattfinden - wenn denn Fusionsbrennstoff vorhanden wäre. Das allerdings ist jetzt und auch künftig nicht geplant. Wendelstein 7-X ist und bleibt ein Experiment und wird keinen Strom erzeugen. Das Plasma wird lediglich über die Mikrowellenheizung erzeugt.
Etwa 8500 solcher Kohlenstoffplatten haben die Forscher installiertBild: IPP/Mathias Müller
Pimp my fusion reactor
70 Millionen Grad Celsius ist wirklich unvorstellbar heiß. Damit das Plasmagefäß das zehn Sekunden lang übersteht, wurde seine gekrümmte Innenwand mit einem Hitzeschild ausgerüstet. Etwa 8500 Graphitkacheln haben die Forscher jetzt montiert. Auch hat die Anlage einen Divertor verpasst bekommen, spezielle Prallplatten aus Graphit.
Sie fangen Energie und Teilchen am Rand des Plasmarings ab - dort, wo sie mit voller Wucht auf die Gefäßwand prallen. An dieser Stelle erreichen die aus dem Reaktor kommenden Gase immerhin noch Temperaturen von etwa 3000 Grad Celsius. Haltbare Materialien für einen so heißen Dauerbetrieb zu finden ist eine riesige Herausforderung für die Ingenieure.
Für die jetzt anstehende Versuchsreihe haben sich bereits etwa 100 Forscher aus dem Ausland - unter anderem aus den USA, Spanien, Ungarn, Großbritannien und Japan - angemeldet.
Nach dieser Versuchsreihe ist ein weiterer Umbau geplant. Die Graphitkacheln sollen laut Max-Planck-Instiut durch kohlenstofffaserverstärkte Kohlenstoff-Elemente ersetzt werden, die zusätzlich wassergekühlt sind. Damit hoffen die Forscher die Heizleistung um weitere 2 Megawatt zu erhöhen. Das Plasma soll dann für bis zu 30 Minuten andauern. Das allerdings soll erst in etwa drei Jahren möglich sein.
Ende November 2016 meldeten die Forscher, dass die erste Betriebsrunde ein voller Erfolg war: Die erzeugten Magnetfeldlinien trafen auf ein Hunderttausendstel genau, waren damit so präzise wie geplant. Der Reaktor erzeugte Wasserstoffplasmen von etwa sechs Sekunden Dauer.
Die Kernfusionsforscher machen demnach langsam, aber sicher Fortschritte. Bis zum betriebsfähigen Kernfusionsreaktor, der uns mit sonnengleicher Energie versorgt, ist es allerdings noch ein ziemlich weiter Weg.
Unsere Sonne - ein gigantischer Feuerball
Im Februar war die Solar Orbiter gestartet. Mittlerweile befindet sich die Sonde auf halben Weg und schickt schon jetzt spektakuläre Bilder unseres Zentralgestirns, ohne das kein Leben auf der Erde möglich wäre.
Diese tollen Bilder machte die Sonde jetzt von unserer Sonne. Aus einer Entfernung von 77 Millionen Kilometern. Niemals zuvor konnten kleinere Sonneneruptionen so deutlich sichtbar gemacht werden. Solar Orbiter soll genau diese Eruptionen untersuchen.
Auf der Sonne brodelt es, ständig entstehen Eruptionen, meistens kleine aber manchmal können sie gewaltig sein. Bei solchen Sonnenstürmen werden Milliarden Tonnen elektromagnetisch geladenes Material ins All und zur Erde geschleudert. Das kann für uns Folgen haben. Denn solche Eruptionen können dazu führen, dass die Stromversorgung ausfällt oder Mobilfunknetze zusammenbrechen.
Unsere Sonne schien schon viele Milliarden Jahre, bevor es uns Menschen gab. Sie entstand gemeinsam mit den Planeten unseres Sonnensystems aus einer Gaswolke und ist rund 4,6 Milliarden Jahre alt. Wahrscheinlich wird sie noch einmal fünf Milliarden Jahre weiter scheinen - so lange ungefähr reicht die Energie des Sonnenmaterials noch.
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Energiemonster
Die Sonne ist im Grunde ein riesiger Kernfusionsreaktor: In ihrem Inneren sind Druck und Temperatur so hoch, dass Wasserstoffatome miteinander zu Heliumatomen verschmelzen - dabei wird massenweise Energie frei. Ein Fingerhut voll Sonnenmaterial erzeugt so viel Energie, wie bei der Verbrennung von mehr als tausend Tonnen Kohle entsteht.
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100 mal größer als die Erde
Von der Erde aus wirkt die Sonne gar nicht so groß - manchmal erscheint sie nur wie ein heller Fleck am Himmel. Tatsächlich hat die Sonne aber einen Radius von etwa 700.000 Kilometern. Im Zentrum herrschen Temperaturen von mehr als 15 Millionen Grad Celsius. An der Oberfläche sind es immer noch rund 5500 Grad.
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Einer von Milliarden Sternen
Was alle Sterne im Universum gemeinsam haben: Sie leuchten, weil sie in ihrem Inneren Energie erzeugen. Unsere Sonne ist einer von diesen vielen Milliarden Sternen. Im Vergleich mit anderen ist sie mittelgroß: Manche Sonnen sind hundertmal größer, andere zehnmal kleiner.
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Brodelndes Untersuchungsobjekt
Auf der Oberfläche der Sonne brodelt es: Heißes und damit hell leuchtendes Material steigt aus dem Inneren der Sonne nach oben, dort kühlt es ab und sinkt als dunkleres Material wieder nach unten. Unsere Sonne ist der Erde als einziger Stern so nah, dass Astronomen diese Vorgänge an der Oberfläche detailliert beobachten können.
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Faszination Sonnenflecken
Manchmal hat die Sonne große, dunkle Flecken, die etwa einen Monat bestehen bleiben. Schon vor Christi Geburt haben die Menschen das entdeckt; 1610 hat Galileo Galilei die Sonnenflecken protokolliert. Wo sie herkommen, war lange unklar. Heute wissen wir: Die dunklen Sonnenflecken sind Gebiete auf der Sonnenoberfläche, an denen das Magnetfeld besonders stark ist.
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Gefährliche Sonnenstürme
Wenn die Aktivität der Sonne besonders stark ist, entstehen Sonnenstürme, bei denen besonders viele geladene Partikel von der Sonne weggeschleudert werden. Diese Partikel können sogar Satelliten treffen und zerstören, Umspannstationen auf der Erde stören oder zu Stromausfällen führen.
Bild: dapd
Wenn der Himmel leuchtet
So sehen die schönsten Seiten der Sonnenstürme aus: Polarlichter. Sie entstehen, wenn geladene Teilchen von der Sonne auf die Erdatmosphäre treffen. Wie oft man dieses Schauspiel beobachten kann, schwankt mit dem Sonnenzyklus: Alle 11 Jahre ist die Aktivität der Sonne besonders hoch, dann gibt es besonders viele Sonnenstürme und Polarlichter.
