Broschüre "Kernfusion" - KIT - PL FUSION

Um Baubarkeit und Funktion der
Komponenten bei Betriebsbedingungen
nachzuweisen, wurden in Originalgröße
eine supraleitende Prototypspule
hergestellt sowie ein Teilstück
des Kryostaten (Abb. 19). Die
Testspule wurde 1998 fertig gestellt
und anschließend im Forschungszentrum
Karlsruhe in der Testanlage
TOSKA geprüft. Um die elektromagnetischen
Belastungen während des
späteren Betriebs zu simulieren, wurde
die Prototyp-Spule dort einem starken
magnetischen Hintergrundfeld
ausgesetzt. Auch unter höchsten Belastungen
bis zu 10,6 Meganewton
blieben die Verformungen der Spule
– wie berechnet – im elastischen Bereich.
Mit dem Bau des Testkryostaten, einem
Achtel des Stellarators in Originalgröße,
sollte nachgewiesen werden,
dass das komplex geformte
Plasmagefäß entsprechend den engen
Maßtoleranzen gefertigt werden und
der Kryostat die geforderte Wärmeisolation
der kalten Teile erreichen
kann. Beim Zusammenbau wurden
wichtige Erkenntnisse für die Detailkonstruktion
von Wendelstein 7-X
gewonnen.
Entwicklungsbedarf bestand ebenso
bei den Mikrowellensendern für die
Plasmaheizung. Gyrotrons wurden
bisher industriell nur für Heizpulse
von wenigen Sekunden und Leistungen
von einigen hundert Kilowatt
gebaut. Das Plasma in Wendelstein
7-X soll jedoch kontinuierlich ge-
Abb. 19:
Der Testkryostat für Wendelstein 7-X
während der Montage.
(Foto: Balcke-Dürr AG)
heizt werden – durch zehn Mikrowellensender
mit je einem Megawatt
Ausgangsleistung. Das gesamte Mikrowellensystem
wird durch das Forschungszentrum
Karlsruhe beigestellt
(siehe auch Kap. 7.3.1). Das Forschungszentrum
koordiniert hierbei
die Einzelarbeiten im IPP in Greifswald,
im Institut für Plasmaforschung
der Universität Stuttgart und in der
europäischen Industrie.
Hergestellt wurden bereits eine Modell-
und eine Prototyp-Mikrowellenröhre
von der französischen Firma
Thales Electron Devices (TED) und
ein Gyrotron von der Firma Communications
& Power Industries Inc.
(CPI) in den USA. Nach einer Ausschreibung
wurden weitere sieben
Gyrotrons bei Thales Electron Devices
bestellt, deren erstes Anfang
2005 geliefert wurde.
Das ab Juni 2004 im IPP schrittweise
in Betrieb genommene CPI-Gyrotron
(Abb. 20) konnte mit einer Senderleistung
von rund 0,9 Megawatt im kontinuierlichen
Betrieb Anfang 2005
die vorgegebenen Spezifikationen erfüllen.
Erstmals wurde die für Wendelstein
7-X verlangte Betriebsdauer
von 30 Minuten zuverlässig erreicht
und auch die Dauerbetriebsfähigkeit
der Übertragungsleitung nachgewiesen.
Die Mitte Februar 2005 nach
Abb. 20:
Die erste vom Forschungszentrum
Karlsruhe an das IPP ausgelieferte
Mikrowellenröhre. (Foto: IPP)
Karlsruhe gelieferte erste TED-
Serienröhre wurde im dortigen Teststand
in Betrieb genommen. Die maximale
Betriebszeit (Teststand-Limit)
betrug drei Minuten bei 950 Kilowatt
und 31,5 Minuten bei 540 Kilowatt.
Die Spezifikationen waren damit erfüllt
und die Röhre wurde zur Endprüfung
an das IPP ausgeliefert. Mit
Ausgangsleistungen von rund einem
Megawatt sind beide Röhren die
stärksten im Dauerbetrieb laufenden
Mikrowellensender der Welt.
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