Onderzoekers van NIF zetten belangrijke stap op weg naar kernfusie
Op 8 augustus zette het Amerikaanse National Ignition Facility (NIF) een belangrijke stap in de richting van kernfusie. Het recente experiment leverde 1,3 megajoule (MJ) op, dat is 8 keer meer dan het vorige record – dat amper 4 maanden oud was. Kernfusie als energiebron wordt op die manier stap voor stap een concretere realiteit, maar de weg blijft nog lang.
Kernfusie in het kort
Kernfusie is het tegenovergestelde van kernsplijting, de technologie die momenteel wordt toegepast in de huidige kerncentrales. Bij kernsplijting wordt een atoom gesplitst, en de energie die eruit vrijkomt kan worden gebruikt om elektriciteit op te wekken. Het resultaat is: veel energie met weinig brandstof, nul gram CO2-uitstoot en een restproduct (kernafval) waarvoor verschillende opties en oplossingen bestaan.
Bij kernfusie gebeurt het omgekeerde, maar met hetzelfde resultaat: twee kernen worden samengebracht zodat ze versmelten, waarbij grote hoeveelheden energie vrijkomen. Kernfusie is een natuurlijk proces, dat we allemaal kennen zonder het te beseffen. De grootste kernfusiereactor die bestaat is … de zon! En van de energie die de zon via fusie opwekt, genieten we elke dag hier op aarde.
Een nieuw record
De enorm hoge druk die in de zon heerst, kunnen we hier op aarde niet nabootsen en om de kernen te laten samensmelten, moeten de temperaturen veel hoger worden opgestookt. Bij de kernfusie-proefreactor ITER, momenteel in aanbouw in Zuid-Frankrijk, doen ze dat in een tokamak: een enorme donutvormige kamer waarin een plasma ronddraait aan een temperatuur van 150 miljoen graden Celsius.
Bij het Amerikaanse NIF werken ze op een kleinere schaal. Daar staan 192 krachtige lasers opgesteld die ultraviolet licht mikken op een heel kleine fusiekamer in het midden. In dat kamertje wordt een capsule (ter grootte van een peperkorrel) geplaatst met een mix van deuterium en tritium die vervolgens door de lasers bij een gigantische druk enorm wordt verhit.
Het idee is dat die alfadeeltjes vervolgens meer fusiebrandstof verhitten, zodat er een zichzelf onderhoudende fusiereactie op gang wordt gebracht. En die zou dan meer energie moeten opleveren dan erin is gestopt. Dat lukte in 2014 toen de wetenschappers een ‘nettowinst’ boekten van 100 kilojoule. Maar de meest recente experimenten leverden maar liefst 1,3 megajoule op; acht keer meer dan een soortgelijke test in het voorjaar van 2021.
Tal van voordelen
De voordelen van fusie ten opzichte van splitsing zijn duidelijk. De energieproductie lijkt onbeperkt, er is geen uranium voor nodig, er is minder radioactief afval dan bij onze huidige kerncentrales en een meltdown is uitgesloten. En dus wordt er op allerlei plekken ter wereld al tientallen jaren gewerkt aan manieren om de zon op aarde na te bootsen.
Maar we moeten realistisch blijven. Het zal nog verschillende decennia duren vooraleer we ooit kernfusie zullen kunnen inzetten als energiebron voor gezinnen en de industrie. De lopende experimenten en onderzoeken zitten nog in een experimentele fase. Maar wanneer fusie realiteit wordt, lost ze de belangrijkste problemen van vandaag de dag op, en heeft de wereld een duurzame, veilige, goedkope en bijna onuitputtelijke energievorm voor de toekomst. To be continued!
Meer informatie op website ITER en Lawrence Livermore National Laboratory