Die Welt hungert nach sauberer Energie. Auch wenn Sonne, Wind und Wasserkraft diese liefern, ist keine dieser Erzeugungsarten grundlastfähig. Schon seit den 1950er Jahren wird an der Kernfusion, dem Verschmelzen von Wasserstoffatomen zu Helium geforscht – man versucht, die Prozesse, die im Inneren der Sonne ablaufen, kontrolliert auf der Erde nachzubilden. Dafür muss der gasförmige Wasserstoff auf mehrere zehn Millionen Grad Celsius erhitzt werden, so dass das Gas in sogenanntes Plasma umgewandelt wird – ein Gemisch aus freien Ionen und Elektronen. Selbst die hitzeresistentesten Metalle würden bei diesen Temperaturen sofort verdampfen.
Daher wird das Wasserstoffplasma mit Hilfe von Magnetfeldern eingeschlossen. Fünfzig nichtplanare, supraleitende Magnetspulen erzeugen die notwendigen Magnetfelder. Zur Verdeutlichung der Probleme dieses komplizierten Prozesses haben Forscher schon vor 50 Jahren anschauliche Bilder gefunden: Einer verglich den Prozess mit dem Festhalten von Marmelade in einem Netz aus Gummibändern. Damit ausreichend Verschmelzungsprozesse stattfinden und letztlich Strom ins Netz eingespeist werden kann, müssen die benötigten Plasmaeigenschaften lange genug aufrechterhalten werden. An diesem Problem arbeiten weltweit viele Forscher.
Was die wenigsten wissen: Auch Deutschland ist eine der führenden Nationen bei der Weiterentwicklung der Kernfusion. Die weltweit größte Fusionsanlage vom Typ Stellarator steht … in Greifswald in Mecklenburg-Vorpommern und wird vom Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) betrieben – hier ein Link für einen virtuellen Rundgang. Seit 2015 erzeugt die Fusionsanlage Wendelstein 7-X dort Plasma. Die zentrale Erfolgsgröße auf dem Weg zu einem Fusionskraftwerk ist das sogenannte Tripelprodukt aus Teilchendichte und Temperatur sowie der Energieeinschlusszeit des Plasmas. Erst ab einem bestimmten Schwellenwert kann mehr Fusionsleistung erzeugt werden als Leistung für das Aufheizen des Plasmas benötigt wird. Und seit kurzem teilt sich Wendelstein 7-X den Weltrekord für das Tripelprodukt mit der erfolgreichsten Anlage vom Typ Tokamak.
Auch in Wendelstein 7-X fließen Medien zur Kühlung durch herkömmliche Rohrleitungen, die jedoch Qualitätsmängel aufweisen können, und hier kamen vor kurzem die Techniker der Bardenhagen-Niederlassung im brandenburgischen Schwedt ins Spiel:
Die in Wendelstein 7-X erzeugte Wärme wird durch ein Kühlsystem aufgenommen, das eine Länge von rund 3.500 Metern und Durchmesser bis zu DN 800 mm bei Wandstärken von 1,5 bis 10 mm hat, mit einem Betriebsdruck bis zu 28 bar bei. Die Kühlung erfolgt mithilfe von vollentsalztem Wasser. Um die Qualitätsmängel in den Rohren zu beseitigen, müssen die Schweißnähte im Rohr von innen mit einem Roboter beschliffen werden. Das wiederum würde dazu führen, dass die Restwandstärke an den Schweißnähten für den Betriebsdruck nicht mehr ausreichend wäre. Nach langen Vorgesprächen und einem Test entschied sich das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik für die von Bardenhagen Schwedt vorgeschlagene Laminierung zur Wiederherstellung der nötigen Mindestwandstärke an den Schweißnähten. Über 330 Schweißnähte der verschiedensten Durchmesser mussten in teilweise sehr beengten Verhältnissen laminiert werden. Keine einfache Arbeit für die zwei Bardenhagen-Techniker, die insgesamt vier Wochen beschäftigt waren. Die Arbeiten wurden eingehend von den Verantwortlichen für das Qualitätsmanagement an Wendelstein 7-X geprüft und für gut befunden, so dass die geplante Beschleifung der Schweißnähte nun starten kann.