Grote doorbraak in kernfusie: de heilige graal van energie

Wetenschappers hebben een nieuw record gevestigd voor de hoeveelheid energie die met kernfusie is opgewekt. Dat meldt Joint European Torus (JET), de grootste experimentele kernfusie-reactor.

Met kernfusie worden twee lichte atomen samengesmolten, waarbij heel veel energie vrijkomt. Het nieuwe experiment produceerde zo’n 59 megajoules aan energie gedurende 5 seconden. Daarmee verbrak JET het vorige record, 22 megajoule, dat in 1997 werd gevestigd. Bij JET, een internationaal samenwerkingsproject, is ook een Nederlands instituut betrokken.

De test werd uitgevoerd om het potentieel van kernfusie aan te tonen en om na te gaan of de ontwerpkeuzes voor de volgende grootste fusiereactor, ITER, wel goed zijn. Dr. Bernard Bigot, de directeur-generaal van ITER, noemt het een 'bevestiging voor iedereen die betrokken is bij de wereldwijde zoektocht naar kernfusie'. Volgens hem blijkt uit de resultaten ook dat ITER 'op de goede weg is'.

ITER: grootste kernfusieproject ooit

ITER zal het grootste kernfusieproject ooit worden. Het project wordt gesteund door onder andere meerdere EU-lidstaten, China, de VS, Rusland en Japan. ITER wordt door voorstanders van kernfusie gezien als de laatste stap voordat kernfusie commercieel toegankelijk zal worden.

De bouw van ITER begon in 2007 in het zuiden van Frankrijk. Als alles goed verloopt, zal de reactor in 2025 beginnen met de eerste experimenten. Het doel van ITER is om uiteindelijk een vermogen van 500 megawatt te bereiken, zo’n 40 keer meer dan JET. Dat zou ook voor veel langere periodes moeten gebeuren, mogelijk zelfs tot 600 seconden. 

Het doel is daarbij niet om die energie om te zetten naar elektriciteit, maar om de technologie te testen en ook om de eerste kernfusiereactor te zijn die aan netto-energiewinst doet. Fusiereactoren hebben tot nu toe meer energie nodig gehad om de reactie te starten dan dat zij uiteindelijk produceren. Met ITER willen wetenschappers tot tien keer meer energie produceren dan dat ze erin pompen.

Een zon in een doos

Als dat lukt, hopen wetenschappers de heilige graal van energieproductie te hebben gevonden. Huidige kernreactoren gebruiken kernsplijting om energie op te wekken: zij bombarderen zware atoomkernen met deeltjes totdat die opsplitsen, waarbij een grote hoeveelheid energie vrijkomt. Om dat te doen is echter zwaar radioactief materiaal nodig, zoals uranium. Ook komt er bij bij kernsplijting radioactief afval vrij dat duizenden jaren lang gevaarlijk blijft.

Kernfusie belooft al de gevaren en nadelen van kernsplijting op te lossen. Kernfusie werkt door deuterium- en tritiumkernen (isotopen van waterstof) te laten botsen totdat zij samensmelten tot heliumkernen. Daarvoor is geen duur en gevaarlijk radioactief materiaal nodig.

Bij kernfusie komt dus ook geen langdurig gevaarlijk kernafval vrij. Volgens de organisatie van ITER stoot fusie ook geen CO2 uit en bestaat er geen risico op een meltdown. Omdat er geen gevaarlijke stoffen als uranium worden gebruikt, zouden kwaadwillenden bovendien geen kernwapens kunnen maken met materiaal dat voor fusie bestemd is.

Hoe ITER wordt gebouwd:

Decennia

Kernfusie klinkt veelbelovend, maar het duurt nog vele jaren voordat duidelijk is of de experimenten succesvol zijn. Sommige wetenschappers grappen dan ook dat "kernfusie altijd 30 jaar ver weg blijft".

Kernfusie is een enorm complexe onderneming, die nog veel technische uitdagingen moet overwinnen. Met als doel de mensheid van een schone, veilige en bijna onuitputbare bron van energie te voorzien.

Voordat het zover is, zijn we decennia verder, denken experts. In de tussentijd blijven groene energiebronnen zoals windmolens en zonnepanelen nodig, zei kernfusie-deskundige Marco de Baar, hoogleraar aan de TU Eindhoven, onlangs tijdens een virtueel congres: "Zonder zon en wind kom je er niet uit."