Stellarator Wendelstein 7-X in Betrieb




  • Mod

    Bevor alle ausflippen: Im Gegensatz zu der typischen Darstellung in den Medien wird in Wendelstein Nichts fusioniert. Höchstens mal ein paar vereinzelte Zufallsereignisse. Es geht um praktische Aspekte der Plasmaphysik. Die dann eventuell auch ganz nützlich sein können, wenn man einen Fusionsreaktor bauen möchte.



  • Ja, ob eine gestrichene Fusion 2020 in 4 Jahren, umgesetzt werden kann, das ist die Frage.
    https://de.wikipedia.org/wiki/Fusion_mittels_magnetischen_Einschlusses


  • Mod

    Ich weiß nicht, was du damit sagen möchtest.

    Muss ich wohl mal volkard fragen, ob er deine Beiträge erklären kann 😃



  • <ot>Joh, das sind vielleicht Idioten! 🙄 </ot>

    Bei einen Tokamak ist der Betrieb nur wenige Sekunden möglich, weil sich durch das Gegenfeld des erzeugten Plasmastromes, das ummantelnde Magnetfeld abschwächt und sich das Plasma spiralförmig nach oben bewegen würde. Um das zu verhindern, muss das Magnetfeld stetig verstärkt werden, was aber dazuführt, dass die Plasmageschwindigkeit weiter zunimmt und noch mehr Störfeld erzeugt, was mit noch mehr Energie kompensiert werden muss etc.
    Solange bis der Tokamak nach etwa 10 sek ganz abgeschaltet werden muss. Man spricht von einem nicht-gestrichenen Betrieb.

    Bei einem Stellarator tritt dieser Effekt nicht auf, weil die Magnetfelder verdrillt sind und deshalb die Störfelder sich immer in einer anderen Richtung bilden bzw nicht potentieren. Deshalb ist ein gestrichenen Betrieb von etwa 30 min möglich und in 2020 vorgesehen.
    Das wäre ein wichtiger Meilenstein in der Kernfusion. 🙂



  • ITER wird nicht umgebaut, das Tokamakdesign muss zwar gepulst betrieben werden, aber dafür ist die Konstruktion kostengünstiger.
    Der DEMO Reaktor ist somit auch leichter realisierbar, sofern das gepulste Verfahren klappt.

    Der Stellerator ist extrem teuer, so teuer dass, selbst wenn er funktioniert, Fotovoltaikdächer in Schweden wahrscheinlich günstiger wären.

    Da beides Grundlagenforschung ist, muss man beides erforschen.

    Aus dem Rennen ist auf jeden Fall die Laserfusion, die dient nur dazu, Atombomben besser zu erforschen und stärkere Laser fürs Militär zu entwickeln.



  • Abwarten schrieb:

    ITER wird nicht umgebaut, das Tokamakdesign muss zwar gepulst betrieben werden, aber dafür ist die Konstruktion kostengünstiger.
    Der DEMO Reaktor ist somit auch leichter realisierbar, sofern das gepulste Verfahren klappt.

    Wendelstein-7X und ITER sind sicherlich nicht direkt vergleichbar. ITER wird wesentlich näher an einem realisierbaren Reaktorkonzept sein. Allerdings ist ITER im Vergleich zu Wendelstein-7X auch wesentlich teurer und größer. Wie kommst Du also darauf, dass das Stellarator-Konzept generell wesentlich teurer als das Tokamak-Konzept ist? Mir ist bewusst, dass es wesentlich schwerer ist, einen funktionierenden Stellarator zu bauen, weil die Geometrie nicht so trivial ist. Ich habe aber noch nicht gehört, dass das automatisch zu wesentlich höheren Kosten führt. Wendelstein-7X ist zu klein, um in einem Regime zu sein, in dem sinnvoll Kernfusion betrieben werden kann. Trotzdem könnten Stellaratoren AFAIK im Vergleich zu Tokamaks kompakter gebaut werden. Das könnte auf geringere Kosten hindeuten.

    Also: Hast Du für den Kostenvergleich eine Quelle?



  • Abwarten schrieb:

    Da beides Grundlagenforschung ist, muss man beides erforschen.

    Aus dem Rennen ist auf jeden Fall die Laserfusion, die dient nur dazu, Atombomben besser zu erforschen und stärkere Laser fürs Militär zu entwickeln.

    Das Z-Pinch Konzept hast Du vergessen:
    https://en.wikipedia.org/wiki/Z-pinch

    @Gregor:
    Also im kommerzielen Kraftwerksbetrieb muss ein Stellarator 44 m im Durchmesser haben! - Nach derzeitiger Erkenntnis; das ist der Punkt.
    Die Kunst ist es nicht eine Kernfusion zu zünden, sondern es in kommerziellen Maßstab tunen zu können. Und dafür brauchen wir Tonnen von Grundlagenforchungen, wo heute noch nicht mal ein Konzept haben. 😉

    Btw, XFEL soll dieses Jahr auch fertiggestellt werden:
    http://www.xfel.eu/de/



  • Gregor schrieb:

    Abwarten schrieb:

    ITER wird nicht umgebaut, das Tokamakdesign muss zwar gepulst betrieben werden, aber dafür ist die Konstruktion kostengünstiger.
    Der DEMO Reaktor ist somit auch leichter realisierbar, sofern das gepulste Verfahren klappt.

    Wendelstein-7X und ITER sind sicherlich nicht direkt vergleichbar. ITER wird wesentlich näher an einem realisierbaren Reaktorkonzept sein. Allerdings ist ITER im Vergleich zu Wendelstein-7X auch wesentlich teurer und größer. Wie kommst Du also darauf, dass das Stellarator-Konzept generell wesentlich teurer als das Tokamak-Konzept ist?

    ITER ist nur größer, das macht den höheren Preis aus, aber das Prinzip des Tokamaks ist wesentlich kostengünstiger zu realisieren als ein Stellarator Design.

    Ein Stellarator, der für die Stromgewinnung gebaut werden soll, müsste nämlich ebenfalls wesentlich größer gebaut werden. Die komplizierte aufwendige Konstruktion würde sich aber nicht ändern, und das ist genau das, was den Stellarator gegenüber dem Tokamakprinzip teurer macht.

    Das Tokamakdesign ist da im Vergleich eine recht einfache Konstruktion, die günstig zu realisieren ist.
    Und das ist auch der Grund, warum es mehr Tokamaks auf der Welt gibt und man hier bezüglich der Größe schon weiter ist, sie sind einfach viel kostengünstiger zu bauen und das obwohl das gepulste Verfahren eher für einen Nachteil spricht.

    Mir ist bewusst, dass es wesentlich schwerer ist, einen funktionierenden Stellarator zu bauen, weil die Geometrie nicht so trivial ist. Ich habe aber noch nicht gehört, dass das automatisch zu wesentlich höheren Kosten führt.

    Genau das ist aber der Fall.

    Eine komplexe Geometrie bedingt wesentlich mehr Fertigungsschritte und wenn da mal ein Maß nicht passt, wirds gleich noch teurer, wenn ein Bauteil nochmal gefertigt werden soll.

    Wendelstein-7X ist zu klein, um in einem Regime zu sein, in dem sinnvoll Kernfusion betrieben werden kann.

    Das weiß ich.

    Trotzdem könnten Stellaratoren AFAIK im Vergleich zu Tokamaks kompakter gebaut werden. Das könnte auf geringere Kosten hindeuten.

    Ein sauberes Magnetfeld hinzukriegen wird beim Stellarator keinesfalls einfacher, hier hilft Größe genauso wie beim Tokamak.



  • Das Problem des ganzen Konzepts ist doch der zweite Hauptsatz der Thermodynamik. Es ist ein Hitzekraftwerk und wird einen fürchterlichen Wirkungsgrad haben, warum nicht die Arbeit nicht in andere Engergien stecken (insbesondere in die Speicherung)?



  • @Abwarten: Natuerlich muss ein Stellarator-Kraftwerk auf einem wesentlich groesseren Stellarator als Wendelstein-7X basieren. Ob man deshalb auf die gleiche Groesse wie beim Tokamak kommt, ist mir trotzdem nicht klar. Ich meine, die Unterschiede in den beiden Konzepten fuehren zu deutlich unterschiedlichen "Arbeitspunkten". Bei Tokamaks bist Du zum Beispiel auf einen gepulsten Betrieb angewiesen. Diese Limitierung hast Du bei Stellaratoren nicht. Dazu kommt dann noch, dass man Stellaratoren mit einem dichteren Plasma und einer niedrigeren Temperatur betreiben kann. Dieser andere Arbeitspunkt koennte (aus meiner naiven Sichtweise eines Aussenstehenden) dann natuerlich auch zu einer deutlich unterschiedlichen notwendigen Dimensionierung bei den beiden Konzepten fuehren.

    @Bengo: Der Wirkungsgrad ist nicht in jedem Zusammenhang wichtig. Wenn Du einen Brennstoff hast, der sehr teuer ist oder von dem nur wenig gespeichert werden kann, dann ist der Wirkungsgrad natuerlich wichtig. Wenn Du hingegen einen nicht-limitierten Zugriff auf den zugrunde liegenden Energietraeger hast, dann werden andere Dinge wichtiger. Beispielsweise ist der Wirkungsgrad bei Photovoltaikanlagen oft kein sehr wichtiges Kriterium. Ebenso kann man bei Fusionskraftwerken davon ausgehen, dass der Wirkungsgrad bei der spaeteren Stromgenerierung nicht das entscheidende Kriterium ist. Wichtiger ist zum Beispiel der Q Faktor im Ganzen.


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