Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Kranten en sites wereldwijd spreken over een ‘record’ binnen de kernfusie. Wat is er precies gebeurd? En brengt dit resultaat energiecentrales die op fusie draaien echt dichterbij?
Wat is dat record waar iedereen het over heeft?
Deze week werd bekend dat Europese wetenschappers een recordhoeveelheid energie wisten op te wekken via kernfusie. Daarvoor gebruikten ze de experimentele kernfusiereactor JET – de Joint European Torus – in het Verenigd Koninkrijk. In iets meer dan vijf seconden hebben ze daarmee 69,26 megajoule aan energie geproduceerd. Dat is genoeg energie voor vier tot vijf warme baden – dus nog niet indrukwekkend veel. Maar het is wel 10 megajoule meer dan het vorige record – ook met JET – uit 2022.
Lees ook: Vijf vragen over de ‘kernfusiedoorbraak’ in de VS
Wat is kernfusie ook alweer?
In de zon is de combinatie van enorme druk en temperatuur genoeg om waterstofkernen samen te laten smelten tot helium. Die reactie produceert alle licht en warmte van de zon. In een tokamak-reactor (een Russisch acroniem voor torusvormige kamer met magneetspoelen eromheen) proberen we dat proces al tientallen jaren na te bootsen als duurzame energiebron.
De druk in de zon halen we op aarde niet, dus moet de temperatuur omhoog. Idealiter naar 150 miljoen graden Celsius, tien keer heter dan in het hart van de zon. De fusiebrandstof wordt in fusie-energiecentrales een mengsel van de zwaardere waterstofvarianten deuterium en tritium, die makkelijker fuseren dan de waterstof in de zon.
Bij fusietemperaturen wordt de brandstof een plasma, een elektrisch geladen gas van atoomkernen en elektronen. Met een magneetveld houden we dat van de reactorwand af, zodat er een torus (donut) van plasma vrij in de vacuümkamer zweeft. Daarin kunnen de fusiereacties plaatsvinden.
Kernfusie (het samensmelten van lichte atoomkernen) heeft een aantal grote voordelen ten opzichte van wat er gebeurt in de huidige kerncentrales (waar zware atoomkernen worden gesplitst). Bij kernfusie is er geen kans op een meltdown à la Tsjernobyl en vormt radioactief afval een veel kleiner probleem.
Is vijf seconden niet heel kort?
De fusiereactie duurde iets meer dan vijf seconden, en dat is inderdaad erg kort. Maar daar is op het moment weinig aan te doen. De magneten die JET gebruikt om het plasma in de reactor in bedwang te houden, zijn van koper – en die kunnen de vereiste hitte voor dit soort experimenten maar een paar tellen aan.
De internationale fusiereactor ITER – die in 2035 operationeel moet zijn – wordt echter uitgerust met supergeleidende magneten die veel langer hun werk kunnen doen. En, zo zei EUROfusion-directeur Tony Donné in 2022: “Als we fusie vijf seconden lang aan de gang kunnen houden, kunnen we dat straks ook vijf minuten of vijf uur lang.”
Gaat JET ooit stroom leveren aan het net?
Nee, JET is er vooral om wetenschappers in staat te stellen de processen in een ITER-achtige fusiereactor zo goed mogelijk te kunnen bestuderen en optimaliseren. De fusiereacties in JET kosten voorlopig nog meer energie dan dat ermee wordt opgewekt. Netto vermogen opwekken is een mijlpaal die is weggelegd voor ITER. En die zal naar verwachting nog een jaar of elf op zich laten wachten. Maar ook ITER is een experimentele faciliteit en zal geen stroom leveren aan het net.
Wanneer kan kernfusie wel energie leveren aan het net?
Daar is nog geen duidelijk antwoord op. Er zijn bedrijven – zoals de Amerikaanse start-up Commonwealth Fusion Systems – die voor 2040 elektriciteit aan het stroomnet willen leveren. Toch zijn de meeste experts het erover eens dat het onwaarschijnlijk is dat we vóór 2050 op grote schaal energie kunnen opwekken uit kernfusie
Kortom, het huidige record was een belangrijk wetenschappelijk resultaat en geeft hoop dat kernfusie ooit een efficiënte en schone energiebron kan zijn. Maar voorlopig zijn we nog ver verwijderd van commerciële kernfusie.
Bronnen: EUROfusion, KIJK [1], KIJK [2]
Tekst: Tim Tomassen, Jean-Paul Keulen, Gieljan de Vries
Beeld: UKAEA/EUROfusion