Veel landen (w.o. Nederland) investeren veel geld in het ITER-project wat in Frankrijk wordt uitgevoerd. Hete kernfusie is een techniek waarbij atomen samensmelten waardoor er energie vrij komt. foto 1 en 2

Iter

Geschiedenis (Wikipedia)

De ITER-samenwerking begon in 1985 op voorstel van Gorbatsjov tijdens de top in Genève met Reagan. De Sovjet-Unie, de VS, Japan en de Europese Unie richtten een samenwerkingsverband op onder de noemer van de IAEA. De Verenigde Staten, die zich in 1999 terugtrokken uit het ITER-project, zijn begin 2003 weer teruggekeerd. China en Zuid-Korea zijn er sinds 2003 bij. India is lid sinds december 2005.Canada was lid tot 2004, maar haakte af toen hun vestigingsplaats afviel.

Vier landen hebben een locatie aangeboden voor de vestiging van ITER: Frankrijk, Spanje, Canada en Japan. Na een selectieproces bleven er twee locaties over: Cadarache in Frankrijk en Rokkasho-mura in Japan. Europa en Japan konden echter niet tot een akkoord komen en beide locaties hadden onder de toen zes deelnemende landen evenveel steun. In juni 2005 is uiteindelijk besloten de reactor in Cadarache te bouwen, in ruil hiervoor mag Japan een groter deel van de medewerkers binnen het project leveren.

Werking

Het eerste ontwerp van de ITER-machine voorzag in een fusievermogen van 1,5 gigawatt thermisch, vergelijkbaar met dat van een toekomstige commerciële energiecentrale. Na een verzoek van de ITER-partners om een substantiële vermindering van de kosten, werd het ITER-ontwerp verkleind naar een machine van 500 megawatt (MW). Het uiteindelijke ontwerp werd in 2001 goedgekeurd. De totale bouwkosten bedragen ongeveer 5 miljard euro, verspreid over 10 jaar.

De fusie-experimenten van dit moment zoals JET (Culham, Engeland), JT-60 (Naka, Japan), TFTR (Princeton, gesloten in 1997), en de kleinere Europese machines, hebben een grote hoeveelheid kennis opgeleverd over de technologie en fysica van kernfusie. De volgende stap is om de fysica van fuserende plasma’s op de schaal van een energiecentrale te bestuderen, en om de technologie te testen die fusie als veilige en betrouwbare energiebron beschikbaar maakt. Door een elektrische stroom te sturen door primaire windingen (afbeelding: nr 2, zie ook transformator) wordt een elektrisch veld in de toroïdalevacuümkamer geïnduceerd (5), waarin een mengsel van deuterium en tritium van lage druk is toegelaten. Het grootste deel van dat gasmengsel verandert in een plasma vanwege de secundaire stroom (tot 15 mega-ampère) die in dat plasma loopt. Rond de torus staat een ring van supergeleidende magneten (4) opgesteld. De geladen deeltjes in het plasma (deuterium- en tritium kernen en elektronen) draaien met grote snelheid rond de magnetische veldlijnen en zullen daarbij onderling botsen en fuseren. Daarbij komen onder andere hoog-energetische neutronen vrij. Het magnetisch veld dient er tevens voor dat het plasma vrij blijft van de toruswand (de “mantel”). In ITER zullen bijvoorbeeld mantelmodules getest worden (5) voor de tritiumproductie en voor het opvangen van de warmte die met name door de snelle neutronen in de toruswand wordt vrijgemaakt. De neutronen hebben geen lading en worden dus niet door het magneetveld opgesloten. Om deze doelen te bereiken zal ITER een stuk groter zijn dan de grootste huidigetokamak: JET. Deze extrapolatie is mogelijk door de solide basis die de diverse internationale experimenten hebben gelegd, en een gedegen kennis van de fysische principes die aan de tokamak ten grondslag liggen.

Technische specificatie

ITER wordt een tokamakmachine met een fusievermogen van 500 MW thermisch en een inputvermogen van 50 MW, zodat de energievermenigvuldiging Q=10 bedraagt. De tijdsduur (opsluitingsduur) van het plasma bedraagt 500 seconden, wat met geavanceerdere technieken uit te breiden is tot zo'n 3000 seconden. ITER is ongeveer 24 meter hoog en 34 meter in doorsnede, en het plasmavolume bedraagt 850 m3. De straal van de torus is ongeveer 6 meter, en de plasmakamer is ongeveer 8 meter hoog.

Lockheed

Lockheed heeft in 2014 aangekondigd dat het een kleine kernfusiecentrale gaat ontwikkelen. Deze zou in een container kunnen passen. Hiermee hoopt het bedrijf (ruimte) schepen van een krachtige motor te kunnen voorzien die geen brandstofgebrek zal kennen.

foto 3

De Amerikaanse wapenfabrikant Lockheed Martin zegt binnen 10 jaar een werkende en rendabele kernfusiereactor te kunnen bouwen. Het bedrijf heeft een reactor ontwikkeld ter grote van een vliegtuigmotor die ongeveer 100 MW aan energie moet gaan produceren. Dat is genoeg om zo’n 80.000 mensen van energie te voorzien. Het mooie aan kernfusie is dat het, in tegenstelling tot een normale kernreactor, (bijna) volledig schone energie produceert.

Kernfusie is het proces waarbij twee atomen samensmelten tot één atoom. In een kernfusiereactor worden twee waterstof atomen samengesmolten tot één heliumatoom. Bij deze samensmelting komt en gigantische hoeveelheid energie vrij. Van nature wordt onze zon aangedreven door kernfusie. In zekere zin is kernfusie dus verantwoordelijk voor het leven op aarde. Het grote probleem met het toepassen van deze vorm van energie op aarde is dat er ontzettend veel warmte, of druk voor nodig is om atomen samen te laten smelten. Dit kost zoveel energie dat geen enkele kernfusiereactor tot nu toe meer energie heeft opgewekt dan dat het heeft gekost. Al decennia lang wordt er door duizenden wetenschappers gewerkt aan dit probleem.

Skunk Works, de afdeling van Lockheed Martin die in het verleden al verantwoordelijk was voor revolutionaire technologieën zoals bijvoorbeeld het snelste bemande vliegtuig aller tijden (SR-71, Blackbird), zegt nu een doorbraak te hebben met een revolutionair nieuw design. Andere prototype kernfusiereactoren gebruiken het uit de Sovjet tijd stammende Tokamak model. Deze reactoren reactoren zijn gigantisch groot en verbruiken enorme hoeveelheden energie om kernfusie tot stand te brengen. Waardoor het moeilijk is om deze rendabel te krijgen.

De sleutel in het ontwerp van Skunk Works is de buisvormige reactor. Door dit ontwerp kan de reactor volgens Lockheed veel meer plasma vasthouden dan een normale reactor. Hierdoor kunnen kleine reactoren toch enorme hoeveelheden energie produceren. Volgens Lockheed zelfs 10 keer zoveel als andere kernfusiereactoren.

Overigens is Lockheed niet het eerste bedrijf dat met een kleine kernfusiereactor komt. Er zijn een aantal interessante kleine bedrijven die hier al langere tijd druk mee bezig zijn.

Als Lockheed het voor elkaar krijgt om dit type reactor werkelijkheid te maken, opent dit de deur tot oneindig veel mogelijkheden. Grote vrachtschepen, drones, vliegtuigen en hele steden kunnen volledig van schone energie voorzien worden. Zelfs ruimtereizen naar Mars en verder zullen een stuk sneller en goedkoper worden. Deze reactor zou namelijk, door zijn kleine formaat, overal ingebouwd kunnen worden.

Toch is Lockheed Martin niet de zomaar een bedrijfje dat een toekomstdroom achterna jaagt. Het is een high-tech militair bedrijf met een omzet van zo’n 45 miljard dollar per jaar en wordt gigantisch gefinancierd vanuit de Amerikaanse overheid. Het zou zeker niet de eerste keer zijn dat ze het onmogelijke waar zouden maken.

Al met al lijkt het een fantastische toekomstdroom, maar in hoeverre kan Lockheed woord bij daad voegen? Het bedrijf gaat dit jaar nog een prototype bouwen, en wil over vijf jaar het eerste volledig werkende model klaar hebben.

Ontwikkelingen hete kernfusie

December 2024

Een Amerikaans bedrijf wil geschiedenis schrijven met de bouw van 's werelds eerste commerciële kernfusie-centrale. Commonwealth Fusion Systems heeft plannen aangekondigd om de eerste commerciële kernfusie-centrale te realiseren in de Amerikaanse staat Virginia.

Het project, dat de naam ARC draagt, gaat binnen enkele jaren van start. De kernfusie-centrale moet begin jaren 2030 operationeel zijn en zal genoeg elektriciteit opwekken om 150.000 huishoudens van stroom te voorzien. ARC krijgt een geplande capaciteit van 400 megawatt.

Voordat ARC kan worden gebouwd, moet eerst een belangrijke mijlpaal worden bereikt met een kleiner demonstratieproject genaamd SPARC. Deze testinstallatie wordt momenteel gebouwd in Massachusetts en moet in 2026 voor het eerst plasma produceren. Als SPARC daarna kan aantonen dat meer energie gewonnen kan worden dan nodig is om de reactie op te starten, vormt dit de basis voor de grotere ARC-centrale.

Het project belooft niet alleen schone energie te leveren, maar ook aanzienlijke economische voordelen voor de regio. Tijdens de bouw en exploitatie van de centrale zullen honderden banen worden gecreëerd. Volgens CFS zal het project miljarden dollars aan economische ontwikkeling genereren. 

De grootste uitdaging bij kernfusie is echter dat er extreem hoge temperaturen nodig zijn, zelfs heter dan de kern van de zon, om de reactie op gang te brengen en in stand te houden. Tot nu toe kost het genereren en controleren van de reactie veel meer energie dan de kernfusie zelf oplevert.

Wetenschappers proberen al decennialang fusiereactoren te ontwikkelen, maar tot op heden is niemand erin geslaagd om een commerciële reactor te bouwen. Veel experts denken dat het nog tientallen jaren zal duren voordat dit mogelijk wordt. Sommigen twijfelen zelfs of de technologie ooit praktisch toepasbaar zal zijn. De ambitieuze claims van CFS zijn om die reden vrij opmerkelijk te noemen.

Februari 2024

De laatste tritiumexperimenten van fusieonderzoeksfaciliteit JET leveren op 8 februari 2024 een nieuw energierecord op

De Joint European Torus (JET), een van 's werelds grootste en krachtigste fusiemachines, heeft het vermogen aangetoond om op betrouwbare wijze fusie-energie op te wekken en tegelijkertijd een wereldrecord op het gebied van energieproductie te vestigen.

Deze opmerkelijke prestaties vertegenwoordigen een belangrijke mijlpaal op het gebied van fusiewetenschap en -techniek.

In de laatste deuterium-tritiumexperimenten van JET (DTE3) werd gedurende vijf seconden consistent een hoog fusievermogen geproduceerd, wat resulteerde in een baanbrekend record van 69 megajoule bij gebruik van slechts 0,2 milligram brandstof.

JET is een tokamak, een ontwerp dat krachtige magnetische velden gebruikt om een ​​plasma in de vorm van een donut op te sluiten. De meeste benaderingen voor het creëren van commerciële fusie geven de voorkeur aan het gebruik van twee waterstofvarianten: deuterium en tritium. Wanneer deuterium en tritium samensmelten, produceren ze helium en enorme hoeveelheden energie, een reactie die de basis zal vormen voor toekomstige fusie-energiecentrales.

Dr. Fernanda Rimini, Senior Exploitatiemanager van JET, zei:

“We kunnen op betrouwbare wijze fusieplasma’s maken met behulp van hetzelfde brandstofmengsel dat wordt gebruikt door commerciële energiecentrales voor fusie-energie, wat de geavanceerde expertise demonstreert die in de loop van de tijd is ontwikkeld.”

Professor Ambrogio Fasoli, programmamanager (CEO) bij EUROfusion, zei:

“Onze succesvolle demonstratie van operationele scenario's voor toekomstige fusiemachines zoals ITER en DEMO, gevalideerd door het nieuwe energierecord, wekt meer vertrouwen in de ontwikkeling van fusie-energie. Naast het vestigen van een nieuw record, hebben we dingen bereikt die we nog nooit eerder hebben gedaan en hebben we ons begrip van de fusiefysica verdiept.”

Dr. Emmanuel Joffrin, leider van de EUROfusion Tokamak Exploitation Task Force van CEA, zei:

“We hebben niet alleen gedemonstreerd hoe we de intense hitte die van het plasma naar de uitlaat stroomt, kunnen verzachten, we hebben in JET ook laten zien hoe we de plasmarand in een stabiele toestand kunnen krijgen en zo kunnen voorkomen dat energie-uitbarstingen de muur bereiken. Beide technieken zijn bedoeld om de integriteit van de muren van toekomstige machines te beschermen. Dit is de eerste keer dat we deze scenario’s ooit hebben kunnen testen in een deuterium-tritium-omgeving.”

Meer dan 300 wetenschappers en ingenieurs van EUROfusion – een consortium van onderzoekers uit heel Europa, hebben bijgedragen aan deze baanbrekende experimenten op de locatie van de UK Atomic Energy Authority (UKAEA) in Oxford, waarmee de ongeëvenaarde toewijding en effectiviteit van het internationale team van JET werd gedemonstreerd.

De resultaten versterken de cruciale rol van JET bij het bevorderen van veilige, koolstofarme en duurzame fusie-energie.

De Britse minister van Kernenergie en Netwerken, Andrew Bowie, zei:

“Het laatste fusie-experiment van JET is een passende zwanenzang na al het baanbrekende werk dat sinds 1983 in het project is gestoken. Dankzij het internationale team van wetenschappers en ingenieurs in Oxfordshire zijn we dichter bij fusie-energie dan ooit tevoren.

“Het werk stopt hier niet. Ons Fusion Futures-programma heeft £650 miljoen toegezegd om te investeren in onderzoek en faciliteiten, waardoor de positie van Groot-Brittannië als mondiaal fusieknooppunt wordt versterkt.”

JET rondde zijn wetenschappelijke activiteiten eind december 2023 af.

Professor Sir Ian Chapman, CEO van UKAEA, zei:

“JET heeft zo dicht mogelijk bij de omstandigheden van de energiecentrales gewerkt als mogelijk is met de huidige faciliteiten, en de erfenis ervan zal alomtegenwoordig zijn in alle toekomstige energiecentrales. Het speelt een cruciale rol om ons dichter bij een veilige en duurzame toekomst te brengen.”

De onderzoeksresultaten van JET hebben niet alleen cruciale implicaties voor ITER – een megaproject voor fusieonderzoek dat in Zuid-Frankrijk wordt gebouwd – maar ook voor de Britse STEP-prototypekrachtcentrale, de Europese demonstratiekrachtcentrale DEMO en andere mondiale fusieprojecten, die een toekomst van veilige, koolstofarme en duurzame energie.

Dr. Pietro Barabaschi, directeur-generaal van ITER, zei:

“Gedurende zijn hele levenscyclus is JET opmerkelijk behulpzaam geweest als voorloper van ITER: bij het testen van nieuwe materialen, bij de ontwikkeling van innovatieve nieuwe componenten, en nergens meer dan bij het genereren van wetenschappelijke gegevens over de fusie van Deuterium-Tritium. De hier verkregen resultaten zullen een directe en positieve impact hebben op ITER, waardoor de weg voorwaarts wordt gevalideerd en we sneller vooruitgang kunnen boeken in de richting van onze prestatiedoelstellingen. Op persoonlijk vlak is het voor mij een groot voorrecht geweest dat ik een aantal jaren bij JET heb mogen werken. Daar kreeg ik de kans om van veel uitzonderlijke mensen te leren.”

JET speelt al meer dan vier decennia een belangrijke rol bij het bevorderen van fusie-energie en symboliseert internationale wetenschappelijke samenwerking, uitmuntende techniek en de toewijding om de kracht van fusie-energie te benutten – dezelfde reacties die de zon en de sterren voeden.

JET demonstreerde aanhoudende fusie gedurende vijf seconden bij hoog vermogen en vestigde een wereldrecord in 2021. JET's eerste deuterium-tritium-experimenten vonden plaats in 1997.

Terwijl het de volgende fase van zijn levenscyclus voor herbestemming en ontmanteling ingaat, zal een viering eind februari 2024 de oprichtingsvisie en de samenwerkingsgeest die aan de basis ligt van het succes ervan eren.

De prestaties bij JET, van de belangrijkste wetenschappelijke mijlpalen tot het vestigen van energierecords, onderstrepen de blijvende erfenis van de faciliteit in de evolutie van de fusietechnologie.

Haar bijdragen aan de fusiewetenschap en -techniek hebben een cruciale rol gespeeld bij het versnellen van de ontwikkeling van fusie-energie, die een veilig, koolstofarm en duurzaam onderdeel van de toekomstige energievoorziening van de wereld belooft te worden.

Voor gerelateerde materialen kunt u hier toegang krijgen tot het mediapakket: JET World Record Press Portal

Juni 2023

Onderzoek naar het potentieel van kernfusie op microschaal: een nieuwe grens in energieproductie:

Een nieuwe grens in de energieproductie is in opkomst, een die mogelijk een revolutie teweeg kan brengen in de manier waarop we onze wereld van energie voorzien: kernfusie op microschaal. Deze innovatieve benadering van energieopwekking belooft een vrijwel onbeperkte, schone en veilige energiebron te bieden. Naarmate de wereldwijde vraag naar energie blijft groeien, wordt de behoefte aan duurzame en efficiënte oplossingen steeds urgenter. Kernfusie op microschaal zou het antwoord kunnen zijn op deze dringende uitdaging.

Kernfusie, het proces dat de zon aandrijft, omvat het samensmelten van atoomkernen om enorme hoeveelheden energie vrij te maken. In tegenstelling tot kernsplijting, het proces dat wordt gebruikt in conventionele kerncentrales en waarbij atomen worden gesplitst, produceert fusie geen langlevend radioactief afval en brengt het een aanzienlijk lager risico op ongevallen met zich mee. Het bereiken van kernfusie op aarde is echter een ongrijpbaar doel gebleken, waarbij wetenschappers en ingenieurs tientallen jaren hebben gewerkt aan de ontwikkeling van een levensvatbare en praktische methode om deze krachtige energiebron te benutten.

Een van de belangrijkste uitdagingen bij het bereiken van kernfusie is de noodzaak om een ​​plasma, een heet, geïoniseerd gas, te verwarmen en op te sluiten bij temperaturen en drukken die hoog genoeg zijn om fusiereacties te laten plaatsvinden. Dit is meestal geprobeerd met behulp van grootschalige apparaten zoals tokamaks en stellarators, die krachtige magnetische velden gebruiken om het plasma in te sluiten. Deze benaderingen moeten echter nog netto energiewinst opleveren, wat betekent dat er meer energie nodig is om de reactie in stand te houden dan wordt gegenereerd door het fusieproces zelf.

Betreed kernfusie op microschaal, een nieuwe benadering die deze uitdagingen probeert te overwinnen door de omvang van de fusiereactor te verkleinen en gebruik te maken van de vooruitgang in materiaalwetenschap, nanotechnologie en krachtige lasers. Onderzoekers onderzoeken verschillende technieken om fusie op microschaal te bereiken, waaronder traagheidsopsluitingsfusie (ICF), gemagnetiseerde doelfusie (MTF) en bundel-doelfusie (BTF).

Fusie door inertiële opsluiting omvat het gebruik van krachtige lasers om een ​​kleine pellet fusiebrandstof, meestal een mengsel van waterstofisotopen, samen te persen en te verwarmen tot het punt waarop fusiereacties optreden. Deze aanpak is de afgelopen jaren veelbelovend gebleken, met experimenten in faciliteiten zoals de National Ignition Facility (NIF) in de Verenigde Staten en de Laser Megajoule (LMJ) in Frankrijk die aanzienlijke vooruitgang boekten op het gebied van energieoutput en opsluitingstijden.

Gemagnetiseerde doelfusie daarentegen combineert aspecten van zowel magnetische opsluiting als benaderingen van traagheidsopsluiting. Bij deze methode wordt een gemagnetiseerd plasma gecomprimeerd en verwarmd door externe middelen, zoals een krachtige laser of een gepulseerd magnetisch veld. Deze aanpak heeft het potentieel om hogere energiewinsten en langere opsluitingstijden te bereiken dan traditionele fusiemethoden.

Bundel-doelfusie omvat het versnellen van geladen deeltjes, zoals ionen of elektronen, tot hoge snelheden en ze richten op een doel dat fusiebrandstof bevat. Wanneer deze hoogenergetische deeltjes met het doel botsen, kunnen ze fusiereacties veroorzaken. Deze aanpak heeft het voordeel dat hij relatief eenvoudig en compact is, waardoor het een aantrekkelijke optie is voor fusietoepassingen op microschaal.

Naarmate het onderzoek naar kernfusie op microschaal vordert, worden de potentiële voordelen van deze revolutionaire energiebron steeds duidelijker. Het zou niet alleen een vrijwel onbeperkte voorraad schone, veilige stroom kunnen bieden, maar het zou ook kunnen helpen bij het aanpakken van urgente wereldwijde uitdagingen zoals energiezekerheid. Hoewel er nog veel werk aan de winkel is voordat fusie op microschaal een praktische realiteit wordt, is de tot nu toe geboekte vooruitgang onmiskenbaar veelbelovend. Terwijl we deze nieuwe grens in energieproductie blijven verkennen, ziet de toekomst van duurzame en efficiënte energieopwekking er rooskleuriger uit dan ooit.

Augustus 2022

Door gegevensanalyse is bevestigd dat een experiment uit 2021 kernfusie heeft doen ontsteken. Pogingen om dit het afgelopen jaar te herhalen zijn nog niet gelukt.

Een analyse, gepubliceerd in het natuurkundevakblad Physical Review Letters, heeft bevestigd dat een experiment in 2021 een kernfusiereactie heeft veroorzaakt die genoeg energie oplevert om zichzelf in stand te houden. Dat brengt de bruikbaarheid van kernfusie als energiebron een stap dichterbij.

De fusie-ontsteking vond plaats op 8 augustus 2021 in de National Ignition Facility (NIF) van het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië, maar NIF-onderzoekers zijn er sindsdien niet in geslaagd om deze mijlpaal te reproduceren. Ze hebben het afgelopen jaar de experimentele omstandigheden geanalyseerd die toen tot ontsteking leidden, om te bepalen hoe zij het kunstje kunnen herhalen.

Krachtige laserbundels

Bij het experiment raakten 192 van ‘s werelds krachtigste laserbundels een millimetergrote capsule gevuld met waterstof. Hierdoor veranderde de capsule in een heet plasma dat ineenstortte tot een bolletje dat ongeveer 18 duizend keer heter was dan het oppervlak van de zon. De druk was meer dan 100 miljoen keer de atmosferische druk.

Onder deze extreme omstandigheden fuseerden waterstofatoomkernen tot heliumatoomkernen, en kwam 1,3 megajoule aan energie vrij. Dat is het equivalent van een vermogen van 10 quadriljoen Watt gedurende 100 triljoensten van een seconde. Dit was de hoogste energieopbrengst die NIF ooit heeft bereikt.

Uit de nieuwe analyse blijkt dat het experiment de installatie ook dichter bij het soort fusiereactie heeft gebracht dat uiteindelijk als energiebron zou kunnen dienen, door te voldoen aan het zogeheten Lawson-criterium voor ontsteking. Dat stelt dat de verhitting door de kernfusie krachtig genoeg moet zijn om alle fysische processen te overwinnen die het plasma zouden kunnen afkoelen.

Lawson-criterium

‘We hebben vastgesteld dat we het criterium van Lawson hebben gehaald, wat bewijst dat dit niet alleen mogelijk is, maar ook dat het mogelijk is bij het NIF’, zegt natuurkundige en ontwerper van het experiment Annie Kritcher. ‘Dit is de eerste keer dat we het criterium van Lawson in het lab hebben overschreden.’

Natuurkundige Sam Wurzel, adviseur bij het Amerikaanse ministerie van Energie, zegt dat het overschrijden van dit criterium een cruciaal bewijs vormt voor kernfusie, en een resultaat dat waarschijnlijk het onderzoek en de ontwikkeling in de fusiewetenschap zal versnellen voor zowel nationale veiligheid- als energietoepassingen.

Het criterium van Lawson, dat in 1955 door de natuurkundige John Lawson werd geformuleerd, houdt rekening met variabelen zoals de dichtheid van een plasma, en hoe lang het plasma moet worden opgesloten om een aanhoudende reactie tot stand te brengen. ‘Je krijgt wat een propagerende verbranding wordt genoemd: fusie veroorzaakt meer fusie, die weer meer fusie veroorzaakt, die weer meer fusie veroorzaakt’, legt theoretisch natuurkundige Steven Cowley van de Princeton-universiteit uit.

Energieopbrengst

In de analyse werden de experimentele gegevens getoetst aan negen verschillende versies van Lawsons criterium, die elk voorschrijven hoe verschillende reeksen metingen zich tijdens de ontsteking tot elkaar moeten verhouden. Ontsteking werd bereikt volgens al deze versies, waarbij de natuurlijke neiging van een reactie om af te koelen en te stoppen werd overwonnen. Als de reactie zichzelf niet op deze manier had verhit, zou de energieopbrengst veel kleiner zijn geweest, aldus Cowley.

Sinds augustus 2021 hebben NIF-onderzoekers vier soortgelijke experimenten uitgevoerd, die energieopbrengsten opleverden tot twee derde van de recordwaarde, maar geen ontsteking bereikten, zegt Kritcher. Volgens haar is het experiment zeer gevoelig voor kleine veranderingen, zoals nauwelijks waarneembare verschillen in de materiaalstructuur van elke waterstofcapsule, of kleine variaties in de intensiteit van de lasers.

‘Als je begint met een microscopisch slechter beginpunt, komt dat tot uiting in een veel groter verschil in de uiteindelijke energieopbrengst’, zegt plasmafysicus Jeremy Chittenden van het Imperial College London, die aan de analyse werkte. ‘Het experiment van 8 augustus was het beste scenario.’

Chiazaadje

Kritcher zegt dat zij en collega’s het afgelopen jaar ’veel diagnostisch en wetenschappelijk graafwerk’ hebben verricht, om te ontdekken wat nu precies tot de ontsteking heeft geleid. Zij stelden vast dat zelfs de afmetingen van het piepkleine buisje waarmee de capsule met waterstof wordt gevuld (die zelf kleiner is dan een chiazaadje) een groot verschil maakt. En dat geldt ook voor de manier waarop waterstofatomen zich binnenin de capsule rangschikken. Kritcher zegt dat het NIF-team deze kennis niet alleen wil gebruiken om die omstandigheden te repliceren, maar ook om het experiment beter bestand te maken tegen kleine afwijkingen, zodat het keer op keer op betrouwbare wijze tot ontbranding kan komen.

‘Je wilt niet in een positie verkeren waarin je alles helemaal precies goed moet hebben om tot ontbranding te komen’, zegt Chittenden. Betrouwbare en herhaalde ontsteking bij NIF is belangrijk, maar er is nog een horde te nemen voordat op kernfusie gebaseerde energiecentrales een realistische mogelijkheid worden. De hoeveelheid energie die na de ontsteking wordt geproduceerd, moet namelijk groter zijn dan de hoeveelheid energie die de lasers erin stoppen. Met het experiment van 8 augustus is dat voor ongeveer 72 procent gelukt.

Dat zou het gebruik van fusie voor schone energiecentrales in de toekomst haalbaarder maken, maar die toekomst kan nog vele jaren ver weg zijn. Voor commerciële energieproductie zou de fusiereactie zelfs meer dan honderd keer meer energie moeten produceren dan erin gaat om ontsteking te bereiken, zegt Cowley.

Juni 2022

Februari 2022

Grote doorbraak op het gebied van kernfusie-energie:

Europese wetenschappers zeggen dat ze een grote doorbraak hebben bereikt in hun zoektocht naar praktische kernfusie - het energieproces dat de sterren aandrijft.

Het in het VK gevestigde JET-laboratorium heeft zijn eigen wereldrecord gebroken voor de hoeveelheid energie die het kan winnen door twee vormen van waterstof samen te persen.

Als kernfusie met succes opnieuw op aarde kan worden gecreëerd, biedt dit het potentieel van vrijwel onbeperkte voorraden koolstofarme, stralingsarme energie.

De experimenten produceerden 59 megajoule aan energie gedurende vijf seconden, meer dan het dubbele van wat werd bereikt in vergelijkbare tests in 1997

December 2021

China steekt WEER "Kunstmatige zon" aan
Wetenschappers van het Hefei Institute of Physical Science zijn begonnen met de laatste ronde van kernfusie-experimenten om de geavanceerde supergeleidende tokamak (EAST) heter en duurzamer te maken.

De reactor heeft al verschillende records gevestigd voor heet plasma en bereikte in juni 160MN graden Celsius - 10 keer heter dan de zon. Het zal in 2035 deel uitmaken van 's werelds grootste kernfusiereactor.

Juni 2021

Canadese kernfusiereactor kan doorbraak betekenen

General Fusion, dat al meer dan tien jaar aan de technologie werkt, gaat de demonstratiereactor bouwen op de Culham Campus, het kernfusie onderzoeksinstituut van de UK Atomic Energy Authority, meldt het bedrijf in een persbericht. Kernfusie, de duurzame variant van kernenergie, is al decennia lang een belofte in energieland. Maar jarenlang onderzoek en vele miljarden ten spijt, is commerciële toepassing van kernfusie nog ver achter de horizon. De nieuwe techniek van General Fusion zou daarin wel eens verandering kunnen brengen.

Dat zit 'm vooral in het formaat van de reactor. Die is kleiner en geschikt voor verschillende toepassingen. Dat maakt deze vorm van kernfusie commercieel aantrekkelijker. De proefreactor die General Fusion gaat bouwen is bedoeld om de techniek te bewijzen in de praktijk. De bouw van de demonstratiereactor in Engeland moet eind 2022 beginnen, en in 2025 zijn voltooid. 

"Als alles goed gaat kan in 2028 een eerste commerciële reactor gebouwd worden", zegt energiedeskundige Ruut Schalij. “Ook in Nederland is daar belangstelling voor.” In opdracht van General Fusion is hij bezig een consortium van partijen bijeen te brengen die interesse hebben voor deze vorm van energieopwekking. “Ik praat met de politiek, met energiebedrijven en met de industrie.”

Heilige graal

Kernfusie geldt voor veel wetenschappers en politici als de heilige graal van energie-opwekking, omdat er bij de fusie geen CO2 vrijkomt en omdat er niet of nauwelijks sprake is van radio-actief afval. De kernfusiereactoren van General Fusion krijgen een vermogen van waarschijnlijk 200 megawatt. Ter vergelijking, grote kolencentrales hebben een vermogen van 1200 tot 1500 megawatt.  

Volgens Amanda Solloway, de minister voor Wetenschap van het Verenigd Koninkrijk, is de bouw van de demonstratiereactor een 'doorbraak project' en een 'enorme impuls' voor Engelands ambities om een kernfusieindustrie op te bouwen. "Kernfusie-energie heeft groot potentieel voor grenzeloze en CO2-arme energie."

Niet groter dan een sporthal

Het bijzondere aan de demoreactor die General Fusion gaat bouwen is de omvang. De gehele reactor zal niet groter zijn dan een sporthal. Daarmee is de technologie sneller op commerciële schaal te realiseren. Het legt anders dan zonne- en windenergie minder beslag op de beschikbare ruimte. De reactor kan elektriciteit produceren maar ook warmte die bijvoorbeeld gebruikt kan worden in de industrie of voor het verwarmen van woningen en kantoren.

Bijkomend voordeel is dat kernfusie ongevaarlijk is. Anders dan bij kernsplitsing waarmee op dit moment kernenergie wordt opgewekt is een meltdown zoals bij Tsjernobyl plaatsvond niet mogelijk. Daarom zou een reactor ook in dichtbevolkte gebieden zoals bij grote steden geplaatst kunnen worden.

Mei 2019

Maart 2019

China zal dit jaar een tweede 'kunstmatige zon' bouwen in zijn zoektocht naar bijna onbegrensde goedkope groene energie

• De bouw van de machine, genaamd HL-2M Tokamak, wordt voltooid in 2019
• Het maakt deel uit van een project dat is gericht op het omzetten van waterstof in kosteneffectieve schone energie
• Het apparaat zal naar verwachting temperaturen boven de 100 miljoen graden Celsius bereiken 
• China heeft vorig jaar al een 'kunstmatige zon' gebouwd in een mijlpaalproject
• Naties racen om 's werelds eerste operationele kernfusiereactor te bouwen

Chinese wetenschappers zouden een nieuwe 'kunstmatige zon' bouwen in een zoektocht naar goedkope, bijna-eindeloze en hernieuwbare energie.

Het is de verwachting dat het geavanceerde apparaat temperaturen van meer dan 100 miljoen graden Celsius zal bereiken, of meer dan zes keer heter dan de kern van onze dichtstbijzijnde ster, volgens een projectleider.

De nieuwe apparatuur is dit jaar compleet en is ontworpen om de kernfusieprocessen te repliceren die van nature in de zon voorkomen; en van de kunstmatige loop wordt verwacht dat waterstof wordt omgezet in kosteneffectieve groene energie. 

De machine, genaamd HL-2M Tokamak, wordt gebouwd in het Southwestern Institute of Physics, dat is gelieerd aan de China National Nuclear Corporation.

Het nieuws werd aangekondigd door de vice-decaan van het instituut op zondag in Beijing tijdens een grote politieke bijeenkomst in China. 

China heeft vorig jaar al een 'kunstmatige zon' gebouwd, genaamd Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST). 

Tijdens een experiment afgelopen november bereikte de temperatuur van de ionen in EAST een belangrijke mijlpaal van 100 miljoen graden Celsius, meer dan zes keer hoger dan die van de kern van de zon, die piekt op ongeveer 15 miljoen graden Celsius.

De prestatie werd beschouwd als een mijlpaal in de zoektocht van het land naar betaalbare schone hulpbronnen. 

Tijdens het proces van kernfusie wordt gas verwarmd en gescheiden in zijn samenstellende ionen en elektronen.

Volgens de heer Duan moet voor de fusie om energie te genereren de temperatuur van de ionen hoger zijn dan 100 miljoen graden Celsius, daarom werkt zijn team aan de ontwikkeling van een krachtiger en geavanceerder apparaat dan EAST.

EAST is gebouwd door wetenschappers van de Hefei Institutes of Physical Science in China. 

Wetenschappers geloven dat kernfusie plaatsvindt bij 100 miljoen graden Celsius - waardoor geladen deuterium- en tritiumdeeltjes samenkomen in een enorme uitbarsting van energie. 

Deze deeltjes stoten elkaar normaal af en enorme temperaturen zijn nodig om hun tegengestelde krachten te overwinnen.

Het doel van het team achter EAST was om het fusieproces beter te begrijpen voor de bouw van een volledige reactor.

EAST heeft momenteel het wereldrecord voor het ondersteunen van een reactie in een Tokamak - een schamele 101,2 seconden terug in 2017.

De Tokamak is 's werelds meest ontwikkelde magnetische opsluitsysteem en vormt de basis voor het ontwerp van veel moderne fusiereactoren.

Het gaat om lichte elementen, zoals waterstof, die samen smelten tot zwaardere elementen, zoals helium.

Om fusie te laten plaatsvinden, worden waterstofatomen onder hoge hitte en druk geplaatst totdat ze samensmelten.

Tokamak Energy, een kernfusiebedrijf uit Oxfordshire, beweert dat het in 2030 een fusiereactor voor stroomopwekking zal bouwen.

November 2018

CHINA PRODUCEERT KUNSTMATIGE ZON DIE 6 KEER HETER IS

China is bezig met de ontwikkeling van een kunstmatige zon die temperaturen kan bereiken die zes keer zo hoog zijn als de kern van de echte zon.

Het enorme gevaarte is gemaakt om het proces van de zon na te bootsen en daarmee ook de energie op te kunnen wekken die gebruikt kan worden voor groene stroom.

100 MILJOEN GRADEN

Deze week werd een enorme mijlpaal bereikt: het apparaat kon een temperatuur bereiken van 100 miljoen graden Celcius; de temperatuur waarvan wordt geloofd dat er kernfusie plaatsvindt.

Wetenschappers van over de hele wereld zijn druk bezig om 's werelds eerste operationele kernfusiereactor te bouwen. Het apparaat in China, 'The Victor', kan een bron zijn voor misschien wel onbegrensde groene stroom ter waarde van miljarden.

November 2018

BRITSE NUCLEAIRE WETENSCHAPPERS NEMEN GROTE STAP RICHTING KERNFUSIE

Een Britse kernfusiereactor heeft temperaturen hoger dan het centrum van de zon bereikt in een test die afgelopen zomer een belangrijke stap naar onbeperkte schone energie markeerde.

De Tokomak-reactor bereikte 15 miljoen ° C (59 miljoen ° F) in een fabriek in Oxfordshire als onderdeel van de voorbereidingen om het Britse netwerk tegen 2030 te voorzien van fusievermogen.

Eén bol plasma was heter dan het centrum van de zon flitsen en hoopte op een doorbraak waar fysici al meer dan 50 jaar over dromen: kernfusie.

Het verschil tussen dit project en een geschiedenis van valse fusie komt naar voren dat het niet door de overheid werd beheerd, maar door een bedrijf genaamd Tokamak Energy.

Een paar kilometer van zijn laboratorium bevindt zich een bedrijf genaamd First Light Fusion, dat volgend jaar van plan is om de meest dichte stof op aarde te maken.

Beide maken deel uit van een golf van fusie-startups die willen slagen waar de staat heeft gefaald.

Kernfusie is het proces dat de zon aandrijft. Het gaat om waterstofatomen die samenkomen om helium te maken, waarbij grote hoeveelheden energie maar weinig straling vrijkomen.

Het meest geavanceerde, door de staat gefinancierde project, Iter genaamd, in het zuiden van Frankrijk, heeft Small town als de warmste plek in het zonnestelsel. Tom Whipple Science Editor is geplaagd door stijgende kosten en vertragingen.

Voor velen geldt de oude grap over fusion nog steeds: de afgelopen 30 jaar is het altijd 30 jaar geleden geweest.

Jonathan Carling, chief executive van Tokamak Energy, zei dat het tijd was voor anderen om te proberen - en serieuze investeerders zijn het daar mee eens. Tokamak wordt ondersteund door Legal & General en de Britse hedgefonds miljardair David Harding. 'Omdat we particulier worden gefinancierd, kunnen we flexibeler zijn', zei Carling.

Zijn plan is gebaseerd op soortgelijke ideeën als Iter, met behulp van supergeleidende magneten om een ​​oververhit plasma in positie te houden.

Hij zei echter dat de apparaten die zijn bedrijf gebruikte kleiner en goedkoper waren.

Nick Hawker, mede-oprichter van First Light Fusion, zei dat het project van zijn bedrijf ook de deugden van de privésector aantoonde.

Hij zei dat het probeerde een ander soort fusie te creëren door projectielen op een doel af te vuren om een ​​moment van enorme druk en hitte te creëren.

Beiden zeggen dat ze demonstratieapparaten kunnen hebben tegen 2025.

Tokamak wil in 2030 elektriciteit aan het net leveren. De private sector heeft minstens één ding bereikt: fusion is van steeds 30 jaar verwijderd, tot slechts tien.

(bron GWPF)

September 2018

Kernfusie weer een stapje dichterbij

Kernfusie kan een oneindige bron van groene energie worden, het blijkt alleen verdraaide lastig onder controle te houden. Wetenschappers van het Princeton Plasma Physics Laboratory in de Verenigde Staten hebben nu een manier ontdekt om het hete goedje enigszins in goede banen te kunnen leiden. Hun resultaten zijn gepubliceerd in het gerenommeerde wetenschappelijk tijdschrift Nature Physics.

Om kernfusie, het samensmelten van twee lichte atoomkernen tot één zwaardere atoomkern, goed op gang te krijgen heb je namelijk gloeiend heet plasma nodig van ongeveer honderdvijftig miljoen graden Celsius. Je bootst in principe gewoon de zon na, waar kernfusie dagelijkse kost is.

De zon kan echter onder invloed van magnetisme en enorme druk grote zonnevlammen creëren en hetzelfde gebeurt hier op aarde als je een bol plasma in een reactor probeert te houden, maar dan wordt het Edge Localized Modes (ELM) genoemd. Deze ELM's kunnen de binnenkant van de reactor zwaar beschadigen en daarmee het kernfusie-experiment compleet laten mislukken.

Onderzoeker Park Jong-kyu en zijn team hebben een manier gevonden om met behulp van magnetische golven deze ELM's onder controle te houden. Deze golven verlichten enigszins de druk in de reactor en verminderen zo de kans op een ELM. "We hebben de werking van onze berekeningen in een kleine plasmareactor kunnen aantonen. Het werkt, zonder de kern instabiel te maken", aldus Park. "Lange tijd dachten we dat het onmogelijk was om ELM's te kunnen voorspellen, maar we kunnen alle mogelijkheden en variaties uiteindelijk makkelijk berekenen."

In 2025 zal een grote plasmareactor, de ITER Tokamak, in gebruik worden genomen. In deze twintig miljard euro kostende reactor zal het grootste kernfusie-experiment ooit gaan worden uitgevoerd en velen zien in dit apparaat het meest complexe apparaat ooit door de mensheid gebouwd. Onnodig om te vermelden dat het zeer belangrijk is dat de hoeveelheid plasma in deze reactor goed onder controle dient te worden gehouden.

Maart 2018

Een stap naar onbeperkte energie?

Een tafelmodel van een fusiereactor levert hoopvolle resultaten

Wetenschappers zappen kleine draden met lasers om mini-kernfusiereacties te creëren met een recordefficiëntie. Deskundigen gebruikten een met de hand gebouwde laser om kleine, onzichtbare draden te verwarmen, zogenaamde nanodraden. Deze bevatten een bron van deuterium, een veel voorkomende brandstof voor de fusiereactie. Het produceerde 500 keer de deeltjes van elk eerder experiment op deze schaal. De bevinding kan ook leiden tot een nieuwe generatie van neutronenbeeldvormingstechnieken.

Het zappen van kleine draden met lasers in het lab heeft bereikt wat reuzenfysica-experimenten die miljoenen kostten, hebben gezocht, record brekende kernfusie.

Experts geloven dat deze grenzeloze bron van groene energie om de hoek ligt en dat bevindingen als deze kunnen helpen om het waar te maken. Wetenschappers produceerden ook neutronen, subatomaire deeltjes zonder kosten, in hoeveelheden die 500 keer zo groot waren als die van een eerder experiment op deze schaal - een recordniveau van efficiëntie.

Onderzoekers van het Advanced Beam Laboratory van de Colorado State University (CSU) gebruikten een compacte maar krachtige laser die ze helemaal opnieuw bouwden om kleine, onzichtbare draden te verwarmen, nanodraadjes genoemd. Deze bevatten een bron van deuterium, een van de twee stabiele isotopen van waterstof en een gemeenschappelijke bron van brandstof voor kernfusiereacties. Het experiment resulteerde in een kettingreactie van fusiegebeurtenissen, die een heet en dicht plasma creëerden dat helium en hoog energetische neutronen bevatte. Lasergestuurde gecontroleerde fusie-experimenten worden meestal gedaan met instrumenten die zijn ondergebracht in gebouwen van stadionformaat.

Een team studenten onder leiding van Jorge Rocca, vooraanstaand hoogleraar in elektrische en computertechniek en fysica bij CSU, gebruikte daarentegen een tafelmodel om hun experiment uit te voeren. In de studie schreven de auteurs: 'Het gebruik van voldoende korte laserpulsen maakt een zeer efficiënte koppeling mogelijk van de pulsenergie diep in de array van nanodraden, en verhit tot extreme temperaturen een volume van materiaal met bijna vaste stof met een diepte van enkele microns. 'Deze nieuwe benadering van volumetrische plasmaverwarming opent de toegang tot het plasma-regime met ultrahoge energiedensiteit met behulp van compacte joule-klasse femto-seconde lasers die herhaaldelijk kunnen ontbranden.'

HOE WERKT EEN KERNFUSIE-REACTOR?

Om fusie te laten plaatsvinden, worden waterstofatomen onder hoge hitte en druk geplaatst totdat ze samensmelten. Wanneer deuterium- en tritiumkernen - die te vinden zijn in waterstof - samenkomen, vormen ze een heliumkern, een neutron en heel veel energie. Dit wordt gedaan door de brandstof te verwarmen tot temperaturen van meer dan 150 miljoen ° C en een heet plasma te vormen, een gasvormige soep van subatomaire deeltjes.

In een fusiereactor worden sterke magnetische velden gebruikt om plasma - een gasvormige soep van subatomaire deeltjes - weg te houden van de muren van de reactor, zodat deze niet afkoelt en zijn energiepotentieel verliest. Deze velden worden geproduceerd door supergeleidende spoelen die het vat omringen en door een elektrische stroom die door het plasma wordt aangedreven.

Voor energieproductie moet plasma worden opgesloten gedurende een voldoende lange periode voor fusie. Wanneer ionen warm genoeg worden, kunnen ze hun wederzijdse afstoting overwinnen en botsen, samen smelten. Wanneer dit gebeurt, geven ze ongeveer een miljoen keer meer energie vrij dan een chemische reactie en drie tot vier keer meer dan een conventionele kernsplijtingsreactor.

De afbeelding toont het experimentele ontwerp van Tokamak Energy +4

Maart 2018

MIT en nieuw opgerichte onderneming lanceren nieuwe benadering van fusie-energie - Doel is dat onderzoek binnen 15 jaar een werkende proeffabriek produceert.

Vooruitgang in de richting van de langverwachte droom van fusie-kracht - mogelijk een onuitputtelijke en koolstofarme energiebron - zou op het punt staan ​​een dramatische sprong voorwaarts te maken.

De ontwikkeling van deze koolstofvrije, verbrandingsvrije energiebron is nu sneller op weg naar realisatie, dankzij een  samenwerking tussen MIT en een nieuw particulier bedrijf, Commonwealth Fusion Systems. CFS zal zich bij MIT voegen om snel en gefaseerd onderzoek uit te voeren dat leidt tot een nieuwe generatie van fusie-experimenten en energiecentrales op basis van de vooruitgang in supergeleiders bij hoge temperaturen - werk mogelijk gemaakt door tientallen jaren federale overheidsfinanciering voor fundamenteel onderzoek.

CFS kondigt vandaag aan dat het een investering van $ 50 miljoen heeft aangetrokken ter ondersteuning van deze inspanning van het Italiaanse energiebedrijf Eni. Bovendien blijft CFS de steun van extra investeerders zoeken. CFS zal fusieonderzoek bij MIT financieren als onderdeel van deze samenwerking, met als uiteindelijk doel het snel commercialiseren van fusie-energie en het opzetten van een nieuwe industrie.

Supergeleidende magneten zijn de sleutelwoorden

Fusie, het proces dat de zon en de sterren aandrijft, heeft te maken met lichte elementen, zoals waterstof, die samen smelten om zwaardere elementen te vormen, zoals helium, waardoor enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit proces produceert netto-energie alleen bij extreme temperaturen van honderden miljoenen graden Celsius, te warm voor elk vast materiaal om te weerstaan. Om dat te omzeilen, gebruiken fusieonderzoekers magnetische velden om het hete plasma op zijn plaats te houden - een soort gasvormige soep van subatomaire deeltjes - waardoor het niet in contact kan komen met enig deel van de donutvormige kamer.

De nieuwe inspanning is gericht op het bouwen van een compact apparaat dat 100 miljoen watt of 100 megawatt (MW) aan fusievermogen kan genereren. Een dergelijke fabriek zou 's werelds eerste echte fusiecentrale worden met een capaciteit van 200 MW elektriciteit, vergelijkbaar met die van de meeste moderne commerciële elektriciteitscentrales. Op dat moment kon de implementatie snel en met weinig risico plaatsvinden, en dergelijke krachtcentrales konden binnen 15 jaar worden gedemonstreerd, laten we zeggen Whyte, Greenwald en Hartwig

September 2017

Onderzoekers hebben een nieuwe methode voor kernfusie uitgevonden. Dat schrijft de site Engadget. Kernfusie maakt gebruik van chemische reacties die ook plaatsvinden op de zon om energie op te wekken. In theorie is het een onuitputtelijke bron van schone energie, maar de huidige methoden zijn nog niet efficiënt genoeg. Normaal gesproken vindt fusie plaats met de elementen waterstof en deuterium, maar nu werd ook helium-3 toegevoegd. Hierdoor bleek veel meer energie te kunnen worden opgewekt. Volgens experts is de nieuwe methode een belangrijke stap voor de toekomst van kernfusie.

Augustus 2017

Mei 2017

De eerste magneetspoel voor de ITER-fusiereactor is gereed. Het gevaarte is 14 m bij 9 m en weegt 110 ton. In totaal moeten 18 van deze spoelen het superhete plasma in de speciale reactor in toom houden. ITER is een verkenning van koude fusie, een vorm van energieproductie die veiliger is dan reguliere kernenergie. (…) e magneetspoelen zijn een van de belangrijkste onderdelen van het donutvormige apparaat: het magneetveld dat de spoelen opwekken moet ervoor zorgen dat het superhete plasma van wel 150 miljoen °C zijn vorm behoud en niet in aanraking komt me de wanden van de reactor. Die hoge temperatuur is nodig om de fusieractie tot stand te brengen: waterstofatomen smelten samen tot helium, waarbij veel energie vrijkomt. De supergeleidende spoelen moeten een Herculiaanse prestatie leveren: er gaat een stroom van 68.000 A doorheen, waarmee een magneetveld van bijna 12 Tesla wordt gecreëerd. Dat veld is een miljoen keer sterker dan het magneetveld van de aarde. Op de kabels van de spoel komen enorme krachten te staan. (…)
Het zal nog wel enige jaren duren voordat alle 18 spoelen gereed zijn, op hun plek in de fusiereactor zitten en daadwerkelijk een magnetisch veld gaan opwekken. Volgens de meest recente planning zal dat niet voor 2025 zijn.

Maart 2017

Hun berekeningen verschenen zojuist in een speciaal nummer van Chemical Physical Letters,opgedragen aan de vorig jaar overleden Nobelprijswinnaar Ahmed Zewail. Die geldt als vader van de femtochemie, waarbij je chemische reacties op gang brengt met uiterst korte laserpulsen. Eduardo Berrios (Universidad de Chile), Martin Gruebele (University of Illinois at Urbana–Champaign) en Peter Wolynes (Rice University) stellen eigenlijk een soort femto-kwantumfysica voor, al noemen ze het zelf coherent control.

Ze redeneren dat de grote uitdaging bij kernfusie bestaat uit het tegen elkaar aan duwen van positief geladen atoomkernen, tegen hun onderlinge afstoting in. De huidige fusiereactoren (en trouwens ook de zon) doen dit door losse atomen in een plasma extreem ver op te warmen.

In een molecuul zitten die kernen van nature al veel dichter op elkaar, bijeen gehouden door hun elektronenwolk. Als je met uitgekiende laserpulsen de onderlinge afstand nog wat verder kunt verkleinen, kun je de kans dat ze fuseren wellicht zo sterk vergroten dat het gaat opvallen.

December 2016

Een team van onderzoekers uit de VS en Duitsland heeft nu bevestigd dat de steller van de Wendelstein 7-X (W 7-X) de supersterke, bochtige, magnetische 3D-velden produceert die het ontwerp voorspelde, met " ongekende nauwkeurigheid". De onderzoekers vonden een foutenpercentage minder dan één op 100.000.

"Voor zover wij weten, is dit een ongekende nauwkeurigheid, zowel in termen van de as-built engineering van een fusie-apparaat, als in het meten van magnetische topologie", schrijven de onderzoekers in Nature Communications.

Dat klinkt misschien niet zo opwindend, maar het is cruciaal, want dat magnetische veld is het enige dat hete ballen plasma lang genoeg in de val kan laten lopen om kernfusie te krijgen.

Februari 2016

De Chinese kernfusiereactor, genaamd Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST), slaagde er onlangs ook in om een wolk van waterstof plasma te produceren en hield deze stabiel voor maar liefst 102 seconden. Dit meldt het Hefei Institute of Physical Science in een persbericht. Het wetenschappelijke paper dat dit statement onderbouwt en daadwerkelijk bewijst, moet nog wel gepubliceerd worden.

Het produceren en stabiel houden van waterstof plasma is een essentieel onderdeel van kernfusie. Als een kernfusiereactor dit voor een langere tijd doet, kan vrijwel onbeperkt schone energie geproduceerd worden.

Lees ook: Is de fusiereactor de energiebron van de toekomst?