Nieuw record bij kernfusie-experimenten
Bij experimenten in de kernfusiereactor JET in Engeland is een recordhoeveelheid aan fusie-energie opgewekt. Komt kernfusie als energiebron eindelijk in zicht?
De experimentele kernfusiereactor JET (Joint European Torus) in het Engelse Culham, nabij Oxford, heeft bij zijn laatste experimenten in 2023 een nieuw record gevestigd. Dat meldt het onderzoeksconsortium EUROfusion, waarvan ook het Nederlandse DIFFER (Dutch Institute For Fundamental Energy Research) deel uitmaakt.
JET produceerde gedurende 5,2 seconden een vermogen van rond de dertien megawatt uit kernfusie in een plasmamengsel van deuterium en tritium – twee verschijningsvormen (isotopen) van waterstof. In totaal leverde dit 69,26 megajoule op aan energie. Dat is net iets minder dan het stroomverbruik van een Nederlands huishouden gedurende twee dagen. Het kostte 0,21 milligram aan brandstof.
Zwanenzang
Het laatste record – ook van JET – dateerde van december 2021. Toen werd in een puls van vijf seconden 59 megajoule opgewekt.
Andrew Bowie, parlementslid in het Verenigd Koninkrijk met de portefeuille Nuclear and Networks, noemt het behalen van het record een ‘prachtige zwanenzang’ van JET – verwijzend naar het feit dat de reactor kort na deze experimenten, eind 2023, definitief werd stilgelegd.
Hoe het werkt
Kernfusie is de energiebron van de sterren en (dus) de zon. Deze vorm van energieopwekking lijkt alleen maar voordelen te hebben: er komt geen CO2 bij vrij, er is geen kans op ongecontroleerde kettingreacties en er is nauwelijks sprake van radioactief afval. De energie komt vrij door het samensmelten van de kernen van waterstofatomen.
De uitdaging is de reactie op gang te brengen: om dat voor elkaar te krijgen moeten die kernen eerst heel dicht bij elkaar worden gebracht. Dat kóst juist energie – en niet zo’n beetje ook – want ze zijn beide positief geladen en stoten elkaar dus af.
Bij experimenten op aarde is het tot nu toe slechts één keer gelukt om met kernfusie meer energie op te wekken dan er in moest om de reactie op te starten. Hierbij werd aan een capsule met deuterium en tritium met behulp van laserstralen 2,05 megajoule toegevoegd, waarna er voor 3,15 megajoule aan energie vrijkwam uit fusiereacties. Wel was er voor het produceren van de krachtige laserstralen pakweg driehonderd megajoule aan energie nodig.
Op de hoogte blijven van de voortgang van kernfusie – en van vele andere technische ontwikkelingen? Neem een proefabonnement op De Ingenieur en ontvang drie nummers voor 25 euro.
JET
JET is – of wás eigenlijk – een van de grootste en krachtigste fusiereactoren ter wereld. Het is een zogeheten tokamak: een reactor in de vorm van een donut, die krachtige magnetische velden gebruikt om het plasma op te sluiten en bij de reactorwanden weg te houden.
De eerste deuterium-tritium-experimenten met JET werden al in 1997 gedaan.
Bij de JET-experimenten die plaatsvonden van 31 augustus tot 14 oktober 2023, werd een plasma van deuterium en tritium door verhitting van voldoende energie te voorzien om de kernen te laten fuseren. Hierbij was uiteindelijk geen sprake van netto energiewinst. Het voornaamste doel van de proeven was de warmtebelasting op de wanden van de reactor te minimaliseren. De temperatuur in de reactor kan oplopen tot 150 miljoen graden Celsius.
Toekomst?
Rest nog de hamvraag: is kernfusie de energiebron van de toekomst? Het eerlijke antwoord is dat we dat nog niet weten. Sceptici zijn er genoeg, kernfusie wordt wel de ‘eeuwige energiebron van de toekomst’ genoemd. Al decennia lang zegt men dat het over dertig jaar klaar kan zijn voor commercieel gebruik.
Het ietwat megalomane project ITER, dat moet bewijzen dat kernfusie op grote schaal kan werken, kampt al jaren met problemen. Elders worden er nog steeds nieuwe, veelbelovende resultaten geboekt.
Nieuwe startups lijken te profiteren van de tot nu toe behaalde onderzoeksresultaten. Zij bouwen kleinere, eenvoudigere machines die hoogstwaarschijnlijk niet meteen zullen voldoen, maar waarvan zoveel te leren is dat er snel een volgende versie kan komen, zoals redacteur Jim Heirbaut schrijft in een overzichtsartikel in het februarinummer van De Ingenieur dat komende week verschijnt.
Ook het onderzoekscentrum in Culham, de locatie van JET, stelt nu ruimte op het terrein beschikbaar voor startups die een demonstratie-reactor willen bouwen.
En wanneer fusie-energie volgens de experts in dat overzichtsverhaal commercieel beschikbaar zou kunnen zijn? Over een jaar of dertig…
Openingsbeeld: United Kingdom Atomic Energy Authority
Filmpje van het experiment. Credits: EuroFusion
