Onderzoekers van de gerenommeerde Amerikaanse universiteit MIT werken aan een compacte fusiereactor, die al zijn concurrenten het nakijken kan geven.
Vorig voorjaar werd de eerste hand gelegd aan deze reactor, genaamd Sparc. Hopelijk zal Sparc al in het begin van het volgende decennium schone, veilige en onuitputtelijke kernenergie leveren, en ook nog eens veel goedkoper dan andere projecten.
Dat klinkt misschien te mooi om waar te zijn, maar in een speciale uitgave van het tijdschrift Journal of Plasma Physics doen onafhankelijke wetenschappers van over de hele wereld verslag van de voortgang van het project.
Ze zijn het erover eens dat Sparc veelbelovend is, en hoewel fusie-energie er nu al vele jaren ‘bijna’ is, lijkt het erop dat er eindelijk schot in de zaak zit.
Zon wordt naar de aarde gehaald
Fusie is de heilige graal van de energie-opwekking. De huidige kerncentrales werken met kernsplijting of fissie, maar een fusiereactor bootst het proces in de zon na waarbij waterstofatomen samensmelten en er enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit is goedkoper en schoner, want de waterstof komt uit zeewater en een fusiereactor stoot geen CO2 uit.
Als je hem tenminste op gang krijgt, want fusie lijkt een beetje op het aansteken van een vuur met nat hout. Omdat atomen positief geladen kernen hebben, willen die niet te dicht op elkaar komen. Om ze toch te dwingen te fuseren, is er óf een enorm hoge druk óf een temperatuur van miljoenen graden nodig.
Het klinkt moeilijk om zoiets op aarde voor elkaar te krijgen, en dat is het ook. Tot nu toe heeft geen enkele wetenschapper een reactor weten te bouwen die meer energie produceert dan hij verbruikt.
Het doel: een zelfdraaiend fusieproces
1. Waterstof vormt helium
Waterstofkernen worden verhit met energie van buitenaf. Daardoor fuseren zware en superzware waterstof tot hete heliumkernen.
2. Heet helium ontketent kettingreactie
De heliumkernen worden zo heet dat de waterstofkernen tot nieuwe heliumkernen fuseren, die weer fusies starten: de ontsteking.
Volgens de wetenschappers die Sparc onderzocht hebben, zal de nieuwe reactor in staat zijn om 10 keer zo veel energie te produceren als hij verbruikt.
Moderne elektromagneet helpt Sparc op weg
Tot nu toe waren de ogen van de wereld gericht op de bouw van de gigantische ITER-reactor in Zuid-Frankrijk, die in 2013 op gang kwam. Het is de bedoeling dat hij in 2035 fusie-energie gaat produceren.
Sparc zou vijf jaar eerder klaar kunnen zijn, en dat is vooral te danken aan het bijzondere ontwerp.
Net als ITER maakt Sparc gebruik van een tokamak: een donutvormige kamer die het waterstofplasma bevat waar de fusie plaatsvindt. Het plasma is zo heet dat het door een magneet op zijn plaats gehouden moet worden, anders smelt het de reactorwanden. ITER doet dat met grote elektromagnetische spoelen die gekoeld worden met vloeibaar helium.
Sparc gebruikt een nieuwere elektromagnetische technologie met zogeheten hogetemperatuursupergeleiders, die een veel groter magnetisch veld kunnen opwekken, waardoor het plasma minder ruimte inneemt.
De Sparc-reactor is dan ook zo groot als een tennisbaan, terwijl ITER een voetbalveld beslaat. Daardoor is de reactor sneller en goedkoper te maken.