Experimentele fusiereactor weer van start

Sinds deze week zit er weer een plasma in Wendelstein 7-X, de grillig ogende Duitse kernfusiereactor die eerder een indrukwekkend wereldrecord vestigde.

Waar de reactor ITER in Zuid-Frankrijk een strakke donutvorm heeft, ziet Wendelstein 7-X er heel wat rommeliger uit: een soort wokkel die in een rondje is gelegd, met een vijftigtal ongewoon gevormde magneetspoelen eromheen. Dankzij de bijzondere constructie van de reactor - een stellerator - kan een plasma erin veel langer in stand blijven. Nieuwe hardware moet ervoor zorgen dat tijdens de run die afgelopen woensdag is begonnen een plasma van 100 seconden mogelijk wordt. Bovendien is de reactor uitgerust met meer camera's en meetappartuur om het plasma in de gaten te houden.

Nu al een record

Tijdens de vorige run wist Wendelstein 7-X al een plasma te creëren met een levensduur van 30 seconden, en dat is niet het enige wapenfeit van de reactor. Onlangs werd bekend dat hij een record had gebroken: het hoogste fusieproduct (ook wel lawsoncriterium of tripleproduct) dat een reactor van dit type ooit had weten te halen. Dit fusieproduct is een getal dat weergeeft hoe dicht een reactor komt bij het punt waarop het plasma ‘ontbrandt’; de warmte die de kernreacties genereren is dan voldoende groot om het plasma heet te houden.

Marco de Baar, hoofd kernfusieonderzoek bij het Nederlandse DIFFER, is erg onder de indruk van deze prestatie van Wendelstein 7-X. 'De reactor heeft nu al het record gebroken van zijn Japanse concurrent, het Large Helical Device, en 7-X is nog niet eens echt begonnen!'

Wegdrijvende deeltjes

Het is overigens niet de bedoeling dat Wendelstein 7-X ooit daadwerkelijk energie gaat opwekken. De experimentele reactor moet vooral laten zien dat het stellaratorontwerp, waarvan de eerste versie alweer uit de jaren vijftig stamt, zijn grote belofte waar kan maken: een plasma waarin doorlopend kernfusie kan plaatsvinden, iets wat in een donutvormige reactor als ITER – een tokamak – niet mogelijk is.

Dat laatste komt doordat de draden in de magneetspoelen rond een tokamak aan de binnenkant van de donut noodzakelijkerwijs dichter bij elkaar zitten dan aan de buitenkant. Dat maakt het magneetveld dat ze genereren asymmetrisch en dat leidt er weer toe dat de geladen deeltjes waar het plasma uit bestaat wegdrijven.

Door de bijzondere, gedraaide configuratie van een stellarator ondervinden deeltjes tijdens hun rondgang door de reactor gemiddeld steeds dezelfde magnetische veldsterkte. (Lees: ‘Dubbel getordeerd reactorvat houdt plasma stabiel.’) Daardoor is de neiging om weg te drijven naar de reactorwanden veel kleiner.

Nieuwe tegels

Uiteindelijk moet het plasma in Wendelstein 7-X een halfuur blijven bestaan. Dat zal echter pas mogelijk zijn na een volgende upgrade, die na de huidige run van vier maanden wordt uitgevoerd. Daarbij gaat het met name om de divertor: het deel van de wand waarlangs afgedreven deeltjes uit het plasma en vervuilingen de reactor verlaten. Momenteel is deze divertor bekleed met tegels van grafiet, straks moeten die van een geavanceerdere vorm van koolstof worden: reinforced carbon-carbon.