Belangrijke doorbraak voor fusie-energie

We worden steeds beter in het nabootsen van de zon.

Nieuwe resultaten van de National Ignition Facility (NIF), een testcentrum voor de opwekking van laserfusie-energie in Californië, tonen aan dat de onderzoekers ‘ontsteking’ hebben bereikt.

Dit houdt in dat de fusie die in de reactor plaatsvindt nu evenveel energie oplevert als er nodig is om de atomen in eerste instantie te laten fuseren.

Tot nu toe kostten experimenten met fusie-energie namelijk meer energie dan dat er opgewekt werd wanneer de atomen samensmolten.

Maar de nieuwe resultaten tonen aan dat we een belangrijke stap dichter bij het kopiëren van het proces zijn dat de sterren gigantische hoeveelheden fusie-energie laat produceren.

Feiten: Zo werkt de fusiereactor van de NIF

De National Ignition Facility in Californië heeft een geavanceerd systeem van lasers ter grootte van drie voetbalvelden, waarmee een kleine gouden cilinder wordt verhit tot ruim 100 miljoen °C.
De cilinder bevat een stukje waterstof ter dikte van een mensenhaar. De extreme temperaturen veranderen de atomen in een elektrisch geleidend plasma, waarna ze fuseren tot helium.
Om te voorkomen dat de brandstof de wanden van de cilinder raakt en afkoelt, waardoor de fusie stopt, wordt hij op zijn plek gehouden door een magnetisch veld.

Plasma brandt als steenkool in kolencentrale

Hoewel er binnen afzienbare tijd geen fusiereactor zal komen die in je particuliere energiebehoefte voorziet, zijn de resultaten toch goed nieuws voor fusie-energie.

Het is namelijk gelukt om het plasma waarin fusie-energie wordt opgewekt omringend plasma te laten opwarmen, zodat daar ook fusie-energie ontstaat – net zoals wanneer een stuk steenkool een ander stuk steenkool in een kolencentrale aansteekt.

LEES OOK: Onderzoekers: Fusie-energie klaar in 2030

Dat was onder andere mogelijk doordat de onderzoekers het gat waar de laser doorheen gaat om de waterstofatomen te verhitten, kleiner maakten. Dat bespaart energie, want de energie van de laser wordt meer geconcentreerd.

Bovendien werden de reactor en de gouden cilinder met waterstof zo gestroomlijnd dat de energie van de lasers efficiënter werd geabsorbeerd.

Tegelijk maakten de onderzoekers de 192 laserstralen, die samen de temperatuur in de cilinder tot ruim 100 miljoen °C opvoeren, stabieler.

We zijn echter nog ver verwijderd van automatische energieproductie.

De NIF is niet ingesteld op het opwekken van energie voor allerlei elektriciteitsnetten, en het doel om heel veel energie te produceren is voor de onderzoekers geen prioriteit.

Ze willen eerst het proces zo optimaliseren dat de fusie-energie niet alleen de energie evenaart die de lasers gebruiken, maar ook de energie die ze daadwerkelijk opwekken.

Want hoewel het fusieproces evenveel energie oplevert als de laserkanonnen nodig hebben om de reactie te starten, wekt het fusieproces slechts 72 procent van de energie op die in de vorm van warmtestraling uit de lasers golft.

Matthew Zepf, expert in lasergebaseerde fusie-energie aan de Friedrich-Schiller-Universität in Duitsland, denkt dat die mijlpaal in de komende jaren bereikt wordt.

Hij meent dat een fusiereactor zoals NIF 100 keer meer energie moet kunnen opwekken dan de lasers voor hij kan worden gebruikt voor commerciële energieproductie.