Die PEM Automationstechnik Schwarzenberg GmbH als Subunternehmen des weltweit größten Fusionsexperiments zur Energiegewinnung Wendelstein 7x.

Die Mitarbeiter der PEM Automations- technik Schwarzenberg GmbH rissen die Augen auf, als im Januar 2003 eine Stahlspule abgeladen wurde. Ein derartiges Bauteil von 3,5m x 2,5 m Größe hatten die Mitarbeiter bisher noch nicht gesehen. Eine nicht planare Spule besteht aus nicht magnetischem Edelstahl, wiegt etwa 5 t, ist eigenartig verdreht; teilweise kommen dünne Rohre aus ihrem Metallmantel und einige Kästen sind angebracht.

Der Auftrag, der von der PEM Automationstechnik Schwarzenberg GmbH an den Spulen zu erledigen ist, besteht in einer Oberflächenbearbeitung durch Fräsen und im Einbringen von genauen Passbohrungen. Auf Grund der Ausmaße und der futuristischen Form der Objekte konnte nur die größte Portalfräsmaschine aus dem Maschinenpark der PEM Zerspanungsabteilung für die geforderte Bearbeitung in Frage kommen. Da der Spulenkörper aus einer besonderen Legierung, in Schweden gegossen, besteht, reichen die herkömmlichen Fräs- und Bohrwerkzeuge nicht aus, das heißt, es müssen teure Spezialmaschinenwerkzeuge eingesetzt werden. Wegen der gewundenen Form der Spulen und der empfindlichen Rohre, die aus ihnen herausragen, kann mit den Maschinenwerkzeugen nicht jede zu bearbeitende Fläche erreicht werden, das heißt, dass Werkzeugverlängerungen eingesetzt werden müssen. Die geforderten Toleranzen liegen bei maximal zulässigen Abweichungen von 0,2 mm. Das Projekt Wendelstein 7x umfasst 50 Spulen, wobei es 5 verschiedene Typen zu je 10 Stück gibt. Auf die Programmierer und Zerspaner an der Maschine kam eine diffizile und verantwortungsvolle Aufgabe zu. Auch die Mitarbeiter, die das Aufspannen der Spulen auf dem Bearbeitungstisch vorbereiten, die sie durch den Betrieb bewegen, entgraten, be- und entladen, haben sich mit hoher Konzentration und Sorgfalt einzusetzen, denn jede der Spulen ist ein Unikat, das heißt Fehler müssen ausgeschlossen werden.

Der Fertigungsauftrag der PEM Automationstechnik GmbH beläuft sich auf über 2 Jahre und der Auftraggeber erwartet, dass etwa alle 2 Wochen eine Spule fertig bearbeitet ist.

Der Verwendungszweck der Spulen
Das Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) mit Sitz in Garching bei München gründete 1994 ein Teilinstitut an der TU Greifswald mit der Aufgabe, das Energieproblem der Erde dadurch zu lösen, dass die Kernfusion, wie sie auf der Sonne stattfindet, nutzbar gemacht wird. Von den beiden Reaktionsmöglichkeiten, der Kernspaltung und der Kernfusion, ist bisher zur Energiegewinnung nur die Kernspaltung genutzt worden, die den Nachteil aufweist, dass die Strahlungsprodukte schwer zu entsorgen sind.
Die Kernfusion beschreitet den umgekehrten Weg; sie will durch Verschmelzen von Wasserstoffkernen zu Helium Energie gewinnen. Damit soll ein ähnlicher Prozess, wie er auf der Sonne stattfindet, zur Energiegewinnung genutzt werden. Der Effekt dieser Fusion wird dadurch deutlich, dass die von 1g Wasserstoffgemisch bei der Fusion freigesetzte Energie der Verbrennungswärme von 10 t Steinkohle entspricht.
Damit die Teilchen die für die Fusion erforderliche hohe Geschwindigkeit erreichen, müssen sie in einem Wasserstoffplasma auf eine Temperatur von ca. 100 Mio. Grad gebracht werden. Da das Plasma gleichsam in der Vakuumkammer schweben muss und bei dieser Temperatur nicht mit der Behälterwand in Kontakt kommen darf, wird es in einem Magnetfeld eingeschlossen. Das Magnetfeld, das den Kontakt des Plasmas mit der Behälterwand verhindert, ist ein magnetischer Käfig, der durch die 50 Spulen erzeugt wird, wobei die verdrillte Form der Spulen diesen optimiert. Um den supraleitenden Zustand zu erreichen, muss in den Spulen eine Temperatur von minus 263 Grad erreicht werden. Die Anordnung durch das Max-Planck-Institut an der TU Greifswald ist nur eine Versuchsstrecke der Grundlagenforschung mit der Bezeichnung Wendelstein 7x.
Die Aufgabe dieses Projektes ist der Nachweis, dass es möglich ist, im Dauerbetrieb in einem Fusionsreaktor auf diese Weise Energie zu gewinnen. Zielvorstellung ist es, im Jahre 2010 diesen Versuch für etwa 30 min zu fahren. Bei einem positiven Ausgang des Experiments wird über den Bau eines Fusionsreaktors entschieden. Die für das gesamte Projekt veranschlagten Kosten belaufen sich auf 300 Mio. Euro, deren Finanzierung die Europäische Union sicherstellt. Die Kosten tragen darüber hinaus der Bund und das Land Mecklenburg-Vorpommern. Da es sich um ein europäisches Gesamtprojekt handelt, sind an der Fertigung der Spulen weiterhind die Länder Schweden, Großbritannien und Frankreich beteiligt.
Die Mitarbeiter der PEM Automationstechnik Schwarzenberg GmbH sind mittlerweile an die Bearbeitung der Spulen gewöhnt, dennoch ist dies keine Routine. Nicht selten werden durch die Konstrukteure der TU Greifswald Änderungen vorgegeben, die wiederum das ganze know how und die Erfahrung der Mitarbeiter fordern.
Schon heute ist die PEM Mannschaft auf den Ausgang des Experiments gespannt. Es wäre erfreulich, wenn ein Mittelbetrieb aus Schwarzenberg sagen kann: Wir haben an der Energiegewinnung der Zukunft mitwirken können.

Klaus-Peter Millenet
Geschäftsführer


Quelle: Ausstellungskatalog "art-technica, 19.03.05 / 01.05.05", Seite 78 - 81
Foto: PEM Automationstechnik Schwarzenberg GmbH - Stahlspule