Zeven jaar werk en 60 miljoen euro – zo veel hebben Britse onderzoekers gestoken in de verbouwing van de proefreactor MAST Upgrade, die kan leiden tot de fusiecentrales van de toekomst.
De reactor, te vinden in het Culham Centre for Fusion Energy in Oxfordshire, toont aan dat de moeite niet vergeefs is.
De proefreactor MAST Upgrade verhit waterstof tot het gloeiend heet plasma wordt, dat blijft zweven in een magnetisch veld. Het proces is de eerste stap op weg naar fusie-energie.
De onderzoekers hebben hem nu voor het eerst aangezet en zo het gloeiend hete plasma van waterstof gecreëerd, een vereiste voor kernfusie.
Waterstof wordt miljoenen graden heet
MAST Upgrade kan temperaturen tussen 50 en 100 miljoen °C bereiken. Door die hitte gaat de waterstof over in plasma, waarbij de atoomkernen zich scheiden van de elektronen.
Zo kunnen de waterstofkernen fuseren tot heliumkernen. Een dergelijk proces vindt plaats in de zon, en er komen enorme hoeveelheden energie bij vrij.
Ga op ontdekking in de nieuwe proefreactor
MAST Upgrade
is een fusiereactor van het type tokamak. Maar waar de meeste donutvormig zijn, heeft de MAST Upgrade de vorm van een appel. Daardoor is hij kleiner en is zijn magnetische veld dichter.
De stalen cilinder
rond de reactor is volledig afgedicht, zodat er een vacuüm in kan ontstaan. Daardoor komt de brandstof niet in contact met luchtmoleculen.
De magneten
in de reactor creëren een driedimensionale, magnetische kooi die de brandstof van waterstof in de reactor zwevend houdt.
Het plasma
van positief geladen waterstofkernen wordt gevormd door de magneten, die er ook voor zorgen dat het niet in aanraking komt met de reactorwanden.
De plasmastroom
wordt voortgebracht door een centrale magnetische kern, die het positief geladen waterstofplasma door de reactor laat wervelen.
De verhitting
tot miljoenen graden gebeurt door middel van microgolfstraling en neutrale waterstofatomen, die in het plasma worden geschoten.
De uitstoot
van het gefuseerde plasma wordt via magnetische kanalen naar de boven- en onderkant van de reactor afgevoerd naar zeer hittebestendige platen.
Het potentieel van fusie-energie is gigantisch, maar dat geldt ook voor de uitdagingen. Het plasma mag niet in contact komen met de zijkanten van de reactor en moet daarom in een magnetisch veld zweven.
In de meeste proefreactoren gebeurt dat in een donutvormige reactor, maar de MAST Upgrade heeft een iets andere vorm, die meer lijkt op een appel zonder vruchtvlees.
De weg is vrij voor andere reactoren
Het idee van de MAST Upgrade is niet om daadwerkelijke fusie te bereiken, maar om oplossingen te vinden die het makkelijker maken om het plasma in de reactor te beheersen en overtollige hitte af te voeren.
2025 is het jaar waar alle fusieonderzoekers naar uitkijken. Dan wordt de grote reactor ITER, die in aanbouw is in Frankrijk, aangezet.
De oplossingen moeten dienen voor andere proefreactoren, zoals de internationale reactor ITER, die in Zuid-Frankrijk in aanbouw is. Hierdoor komen we nog dichter bij het gebruik van fusie-energie.
Volgens plan zal ITER in 2025 zijn voltooid, en de hoop is dat hij tien jaar later een zelfsturend fusieproces bereikt bij 150 miljoen °C. Het uiteindelijke doel is om het punt te passeren waarop er bij de fusie van waterstofkernen meer energie vrijkomt dan van buitenaf wordt aangevoerd.
