Chinese ‘kunstzon’ breekt wereldrecord en brengt fusie-energie weer een stap dichterbij

De Chinezen hebben een indrukwekkende wetenschappelijke mijlpaal bereikt door plasma 1.066 seconden stabiel te houden, wat een belangrijke doorbraak betekent in de ontwikkeling van fusie-energie.

Het is duidelijk dat we moeten afstappen van fossiele brandstoffen en over moeten schakelen op schonere energiebronnen. Het lijkt echter onwaarschijnlijk dat hernieuwbare energie zoals zonne- en windenergie alleen voldoende zal zijn om aan de energievraag te voldoen. Sommigen wijzen op kernenergie als oplossing, maar dit heeft ook grote nadelen. Een andere optie is fusie-energie. Fusie-energie wordt gezien als een veelbelovende bron van schone energie, omdat het geen broeikasgassen of langlevende radioactief afval produceert, in tegenstelling tot kernsplijting. Hoewel een werkende fusiecentrale die elektriciteit op efficiënte en betaalbare wijze opwekt nog niet bestaat, brengt een recente doorbraak ons wel weer dichter bij dit doel.

Meer over fusie-energie
Fusie-energie is het proces waarbij lichte atoomkernen, zoals waterstof, samenvoegen tot zwaardere kernen, zoals helium, en daarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit is hetzelfde proces dat in de zon plaatsvindt, waar waterstofatomen fuseren om helium te vormen. In een fusie-reactor probeert men dit proces na te bootsen door waterstofisotopen, zoals deuterium en tritium, samen te brengen in een gecontroleerde omgeving. Dit gebeurt bij temperaturen van miljoenen graden Celsius, zodat de kernen genoeg energie hebben om elkaar te overwinnen en te fuseren. Het resultaat is veel warmte, die omgezet kan worden in elektriciteit.

Al enkele jaren werkt China aan een ‘kunstzon’ om fusie-energie mogelijk te maken. En nu komen ze met groot nieuws: De EAST-reactor heeft een indrukwekkende wetenschappelijke prestatie geleverd door het plasma gedurende maar liefst 1.066 seconden in een stabiele staat te houden, terwijl het tegelijkertijd op een effectieve manier werd opgesloten om de fusie te ondersteunen. Deze prestatie markeert een belangrijke doorbraak in de ontwikkeling van fusie-energie, omdat het laat zien dat het mogelijk is om een langdurige, gecontroleerde omgeving te creëren die nodig is voor het opwekken van energie.

1.066 seconden
Dat het de onderzoekers gelukt is om het plasma 1.066 seconden stabiel te houden, is een grote vooruitgang in het fusieonderzoek. Deze prestatie overtreft het vorige wereldrecord van 403 seconden – ook al behaald door EAST in 2023 – ruimschoots.

Uitdagingen
Wetenschappers over de hele wereld hebben meer dan 70 jaar gewerkt aan dit ambitieuze doel. Het opwekken van elektriciteit uit een fusie-reactor brengt echter flinke uitdagingen met zich mee, zoals het bereiken van temperaturen boven de 100 miljoen graden Celsius, het zorgen voor een stabiele werking op lange termijn en het precies beheersen van het fusieproces. “Een fusie-apparaat moet in staat zijn om duizenden seconden lang stabiel en efficiënt te draaien, zodat de plasma-circulatie zichzelf kan onderhouden”, legt onderzoeker Song Yuntao uit. “Dit is cruciaal voor de constante energieproductie in toekomstige fusiecentrales.”

Plasma
In een fusie-reactor is het essentieel om het plasma, dat extreem heet is, lang genoeg vast te houden zodat de deeltjes elkaar kunnen raken en fuseren. Dit vraagt niet alleen om zeer hoge temperaturen, maar ook om het plasma op de juiste plaats te houden. Je wilt namelijk voorkomen dat het hete plasma de relatief koude wand van de reactor raakt, waardoor het zijn warmte verliest.

Volgens Gong Xianzu, hoofd van de afdeling EAST Physics en Experimentele Operaties, zijn er verschillende systemen van de EAST-reactor verbeterd sinds de laatste reeks experimenten. Zo is het verwarmingssysteem, dat voorheen hetzelfde vermogen had als bijna 70.000 huishoudelijke magnetrons, nu verdubbeld in vermogen, terwijl de stabiliteit en continuïteit behouden blijven.

Al met al is de beschreven doorbraak een cruciale stap richting het realiseren van een functionele fusie-reactor. Het realiseren van een werkende fusie-reactor vereist echter nog steeds technologische doorbraken en het overwinnen van aanzienlijke wetenschappelijke uitdagingen. De onderzoekers zetten hun studie dan ook onvermoeibaar door. Hun uiteindelijke doel is om een volledig operationele kunstzon te ontwikkelen, die de nucleaire fusieprocessen van de echte zon nabootst. Dit zou de mensheid een onuitputtelijke en schone energiebron bieden.

Bronmateriaal

"Chinese "artificial sun" sets milestone record towards fusion power generation" - Hefei Institutes of Physical Scienece, Chinese Academy of Sciences
Afbeelding bovenaan dit artikel: HFIPS

Fout gevonden?

Interessant voor jou

Voor jou geselecteerd