Doorbraak in kernfusie-onderzoek: wetenschappers wekken in 5 seconden 69 megajoules aan energie op

Het is een nieuwe mijlpaal die ons weer een stapje dichter bij het ultieme doel brengt: met behulp van kernfusie op een veilige en schone manier een vrijwel grenzeloze hoeveelheid energie opwekken.

Het is wetenschappers gelukt om in een speciaal daarvoor ontwikkelde onderzoeksfaciliteit gedurende 5,2 seconden een constant fusievermogen te produceren. En dat resulteerde ook nog eens in een recordbrekende hoeveelheid energie: zo’n 69 megajoules.

JET
Het gebeurde allemaal in de Joint European Torus (JET) nabij Oxford: één van de grootste en krachtigste fusiemachines ter wereld. In de machine worden twee vormen van waterstof (deuterium en tritium) sterk verhit, zodat ze een plasma vormen en gaan fuseren. Daarbij ontstaat helium én een flinke hoeveelheid energie.

Onze zon
Het klinkt behoorlijk ingenieus. Toch kunnen wetenschappers niet claimen dat ze dat allemaal zelf bedacht hebben. Nee, ze hebben het afgekeken. En wel van onze eigen zon. Daarin vindt het proces van kernfusie namelijk ook voortdurend plaats. Wetenschappers willen dat maar wat graag hier op aarde nabootsen. In de eerste instantie, omdat het proces heel schoon is: er komt geen CO2 of kernafval bij vrij; er ontstaat alleen maar helium. Daarnaast moet het in theorie mogelijk zijn om met een klein beetje brandstof (deuterium en tritium) enorme hoeveelheden energie op te wekken. En dat klinkt ons altijd naar energie hongerige aardbewoners natuurlijk als muziek in de oren.

De uitdaging
Maar het nabootsen van een proces dat sterren al miljarden jaren schijnbaar moeiteloos uitvoeren, is in de praktijk een stuk lastiger dan je misschien zou denken. Want om deuterium en tritium te laten fuseren, moet je ze tot miljoenen graden Celsius verhitten, zodat een plasma ontstaat. Maar ja, waar kun je zo’n plasma in creëren? De zon houdt het gewoon met de eigen zwaartekracht bij elkaar, maar hier op aarde is dat geen optie en moeten we er toch een soort vat voor zien te vinden. Probleem is alleen dat geen enkel materiaal tegen dergelijke temperaturen bestand is. Gelukkig hebben wetenschappers daar iets op bedacht: een tokamak. Dit is een donutvormig apparaat waarbinnen het gloeiendhete plasma met behulp van sterke magnetische velden op zijn plaats – en vooral: ver van de wanden van het apparaat – wordt gehouden.

Record
En nabij Oxford wordt met behulp van zo’n tokamak al jaren op rij onderzoek gedaan naar kernfusie. Daarbij zijn in het verleden al behoorlijke hoeveelheden energie opgewekt. En onlangs is het onderzoekers dus gelukt om in vijf seconden tijd met behulp van slechts 0,2 milligram brandstof 69 megajoules aan energie op te wekken. Een nieuw record.

Netto geen winst, maar verlies
De klinkende cijfers doen misschien vermoeden dat energie uit kernfusie heel nabij is. Maar opgemerkt moet worden dat JET nog altijd meer energie verbruikt om kernfusie te bewerkstelligen dan er tijdens kernfusie wordt opgewekt. En dat maakt de machine commercieel gezien natuurlijk niet zo interessant. Maar onderzoekers zijn hoopvol dat het op korte termijn mogelijk wordt om middels kernfusie netto energie over te houden. Alleen is dat met JET niet haalbaar; de reactor is simpelweg te klein. Besloten is dan ook om deze te sluiten; het nieuwste record moet dan ook gezien worden als de zwanenzang van JET. De reactor is inmiddels stilgelegd en zal de komende decennia zorgvuldig ontmanteld worden.

ITER
Dat klinkt misschien alsof de experimenten omtrent kernfusie zijn tegengevallen, maar niets is minder waar. Wetenschappers denken met JET de benodigde kennis en kunde op te hebben gedaan om op te schalen. En daarom wordt in Frankrijk momenteel een nieuwe reactor gebouwd: de International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER). Deze reactor is een stuk groter en moet – in tegenstelling tot JET – in staat zijn om middels kernfusie uiteindelijk meer energie te produceren dan er tijdens de kernfusie verbruikt wordt. En commerciële toepassing ervan dus nóg een stapje dichterbij brengen.

“JET’s laatste fusie-experiment is een passende zwanenzang na al dat baanbrekende werk dat sinds 1983 binnen het project verzet is,” stelt de Britse energieminister Andrew Bowie. “We zijn dichter bij fusie-energie dan ooit.” Dr. Pietro Barabaschi, directeur-generaal van ITER sluit zich daarbij aan. “Gedurende zijn levensduur is JET van opmerkelijk grote waarde geweest als een voorloper van ITER: of het nu gaat om het testen van nieuwe materialen of de ontwikkeling van innovatieve, nieuwe componenten en zeker als het gaat om het genereren van wetenschappelijke data omtrent de fusie van deuterium en tritium (…) JET’s bijdrage aan fusie-onderzoek en -engineering is van cruciaal belang voor de toekomstige ontwikkeling van fusie-energie: iets wat een veilig, CO2-arm en duurzaam onderdeel belooft te worden van ‘s werelds toekomstige energievoorziening.”

Bronmateriaal

"Fusion research facility JET’s final tritium experiments yield new energy record" - Eurofusion
Afbeelding bovenaan dit artikel: Quality Stock Arts (via Canva Pro)

Fout gevonden?

Voor jou geselecteerd