Het Britse bedrijf First Light Fusion is erin geslaagd om waterstofatomen samen te smelten tot heliumatomen door kogels af te vuren met een speciale capsule met zware waterstof.
Dit is de eerste keer dat het gelukt is om waterstof samen te persen met behulp van een kogel, en het bedrijf hoopt dat de methode in grote, milieuvriendelijke fusiecentrales zonder CO2-uitstoot gebruikt kan worden.
Als twee waterstofatomen samensmelten tot een heliumatoom, komt er energie vrij. Dat is het fusieproces waardoor de zon kan schijnen, en waarop natuurkundigen hun hoop hebben gevestigd voor het opwekken van groene energie.
Het is alleen moeilijk om de lichte atomen te laten samensmelten, want er zijn extreem hoge temperaturen of een zeer hoge druk nodig. Maar nu heeft First Light Fusion laten zien dat die hoge druk gecreëerd kan worden door een capsule met zware waterstof af te vuren.
VIDEO: De techniek achter de nieuwe fusiedoorbraak uitgelegd
Kogel afgevuurd met 19 keer de snelheid van het geluid
In een reeks experimenten werd een 100 gram zware kogel met een snelheid van 23.400 km/h afgevuurd met een gaskanon. Dat komt neer op 19 keer de snelheid van het geluid: veel sneller dan een pistoolkogel.
Dankzij de speciale vorm van de capsule wordt de energie geconcentreerd afgevuurd, zodat de waterstofcapsule van enkele millimeters groot implodeert met een snelheid van ruim 250.000 km/h.
Als de kogel inslaat, wordt de waterstof zodanig samengeperst dat de druk 10 terapascal wordt: 100 miljoen keer de atmosferische druk op het aardoppervlak. Dat is genoeg om de waterstofatomen bij de uitstoot van energie samen te laten smelten tot helium.
In het experiment kwam er slechts een verwaarloosbare hoeveelheid energie vrij – nu willen de wetenschappers onderzoeken of met de methode meer energie kan worden opgewekt dan dat er nodig is voor het afvuren.
Het is voor het eerst dat fusie is opgewekt door waterstof samen te persen met behulp van een projectiel. Het bedrijf dat de proef uitvoerde, hoopt de methode binnen enkele decennia in grote, groene fusiecentrales te kunnen toepassen.
Fusiecentrale kan in de jaren 2030 klaar zijn
Op langere termijn zal het gaskanon worden vervangen door een elektromagnetisch kanon, waardoor er een paar keer per minuut kan worden gevuurd. De vrijgekomen energie moet vloeibaar lithium verhitten, waardoor het water via een warmtewisselaar gekookt wordt. De stoom activeert een turbine, en de energie wordt elektriciteit.
First Light Fusion, een spin-off van Oxford University, wil in de jaren 2030 een prototype van een centrale bouwen die 150 megawatt opwekt en minder dan een miljard dollar kost. Daarna kunnen er nog grotere centrales komen.
150 megawatt komt neer op de elektriciteitsopbrengst van een zonne- of windmolenpark, maar het handige aan een fusiecentrale is dat die niet weersafhankelijk is. Hij kan het hele jaar en de hele dag door draaien.