Kernfusion, Quantencomputer und die Geheimnisse des Universums: Beim Tag der offenen Tür gewährten mehr als 30 Einrichtungen am Forschungscampus Garching Einblicke in ihre Arbeit. Das Programm am 3. Oktober richtete sich an Wissenschaftsbegeisterte jeden Alters.
Besonders anschaulich wurde die Verbindung zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung am Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP). Dort konnten die Besucherinnen und Besucher ASDEX Upgrade besichtigen, eine der weltweit wichtigsten Versuchsanlagen zur Erforschung magnetisch eingeschlossener Fusionsplasmen. Das Experiment soll physikalische Grundlagen für den internationalen Forschungsreaktor ITER und ein späteres Demonstrationskraftwerk liefern. IPP
Bei der Kernfusion verschmelzen leichte Atomkerne und setzen dabei Energie frei – nach demselben Grundprinzip, das auch die Sonne antreibt. Auf der Erde muss dafür ein extrem heißes, elektrisch geladenes Gas erzeugt werden: das Plasma. Weil kein Material diesen Temperaturen unmittelbar standhalten könnte, halten starke Magnetfelder das Plasma von den Wänden der Anlage fern.
ASDEX Upgrade arbeitet nach dem Tokamak-Prinzip
Das Plasma befindet sich dabei in einem ringförmigen Magnetkäfig. Im Mittelpunkt der Forschung stehen unter anderem die Stabilität und Steuerung des Plasmas sowie der Umgang mit den enormen Wärme- und Teilchenströmen. ASDEX Upgrade erzeugt allerdings keinen Strom und ist kein Kraftwerksprototyp. Die Anlage dient dazu, einzelne Voraussetzungen für spätere Fusionskraftwerke zu untersuchen.
Beim Tag der offenen Tür konnten die Gäste nicht nur das Großexperiment selbst besuchen. Gezeigt wurde auch die Energiezentrale mit mehr als 100 Tonnen schweren Schwungrädern, die kurzfristig die hohe elektrische Leistung für den Betrieb der Anlage bereitstellen. Weitere Stationen vermittelten, wie Plasma erzeugt, aufgeheizt und gemessen wird. IPP-Programm
Proxima Fusion setzt auf den Stellarator
Im Besucherzentrum des IPP präsentierte sich außerdem das Münchner Start-up Proxima Fusion. Das Unternehmen wurde 2023 von einem Team gegründet, zu dem sechs frühere Wissenschaftler des IPP gehörten. Es war die erste Ausgründung in der Geschichte des Instituts. Während das IPP in Garching mit dem Tokamak ASDEX Upgrade arbeitet, verfolgt Proxima ein anderes Anlagenkonzept: den Stellarator. IPP
Auch ein Stellarator hält heißes Plasma mit Magnetfeldern in einem ringförmigen Gefäß. Seine Spulen besitzen jedoch eine komplexe, dreidimensional gewundene Form. Dadurch soll der Magnetkäfig weitgehend ohne einen starken elektrischen Strom im Plasma auskommen. Das macht die Konstruktion aufwendig, könnte aber einen stabilen Dauerbetrieb erleichtern – eine wichtige Voraussetzung für ein Kraftwerk. Proxima entwickelt sogenannte quasi-isodynamische Stellaratoren mit Magneten aus Hochtemperatur-Supraleitern.
Die wissenschaftliche Grundlage bildet unter anderem Wendelstein 7-X, die Stellarator-Anlage des IPP in Greifswald. Proxima will die dort gewonnenen Erkenntnisse mit neuer Magnettechnik, Computersimulationen und industriellen Fertigungsverfahren in Richtung Kraftwerksbau weiterentwickeln. Das IPP bleibt wissenschaftlicher Partner des Unternehmens.
Beim Tag der offenen Tür machte das Start-up diesen Ansatz mit einem Stellarator-Modell und einer VR-Anwendung sichtbar. Die Gäste konnten sich erklären lassen, wie die verwundenen Magnetspulen ein Plasma einschließen, welche technischen Herausforderungen dabei entstehen und wie aus einem Forschungsexperiment einmal ein Kraftwerk werden könnte. Forschungscampus Garching
Demonstrationsanlage Alpha für Garching geplant
Der nächste große Schritt soll die Demonstrationsanlage Alpha werden. Sie ist darauf ausgelegt, erstmals bei einem Stellarator einen Nettoenergiegewinn im Plasma zu demonstrieren. Gemeint ist, dass die Fusionsleistung die unmittelbar zur Aufrechterhaltung der Fusionsreaktionen in das Plasma eingebrachte Heizleistung übersteigt. Das wäre ein bedeutender wissenschaftlich-technischer Meilenstein, aber noch keine Stromerzeugung für das Netz. Zugleich soll Alpha Materialien, Fertigungsverfahren, Magnete und weitere Systeme für spätere Kraftwerke erproben. Proxima Fusion
Nach einer im Februar 2026 geschlossenen Vereinbarung von Proxima Fusion, dem Freistaat Bayern, RWE und dem IPP soll Alpha in Garching entstehen. Für das kommerzielle Kraftwerkskonzept Stellaris ist anschließend der RWE-Standort Gundremmingen vorgesehen. Proxima nennt für Alpha die frühen 2030er-Jahre als Zielzeitraum; ob der ambitionierte Zeitplan eingehalten werden kann, muss sich jedoch erst zeigen. Fusionstechnik steht trotz erheblicher Fortschritte weiterhin vor großen physikalischen, werkstofftechnischen und wirtschaftlichen Herausforderungen.
Damit zeigte der Tag der offenen Tür zwei Seiten der Fusionsentwicklung: Am IPP wird mit öffentlich finanzierter Grundlagenforschung untersucht, wie sich ein Fusionsplasma zuverlässig beherrschen lässt. Proxima Fusion versucht, Erkenntnisse aus jahrzehntelanger Stellaratorforschung in ein industriell realisierbares Kraftwerkskonzept zu übertragen. ASDEX Upgrade, Wendelstein 7-X und Alpha sind dabei unterschiedliche Anlagen mit unterschiedlichen Aufgaben – verbunden durch das Ziel, aus Kernfusion langfristig eine nutzbare Energiequelle zu machen.