Amerikaans kernfusielab kan baanbrekend experiment nu steeds herhalen

Eind vorig jaar maakten wetenschappers van het Amerikaanse National Ignition Facility (NIF) bekend dat ze voor het eerst een kernfusiereactie konden veroorzaken waarbij de geproduceerde energie groter was dan de energie die nodig was om de reactie op te starten. Intussen hebben ze aangetoond dat dit geen gelukkig ongelukje was. Zij kunnen het experiment steeds herhalen, met succes.

De wetenschappers bij het onderzoekscentrum Lawrence Livermore National Laboratory, waar NIF zich bevindt, hebben het experiment het afgelopen jaar al drie keer met grote zekerheid herhaald. Twee pogingen waren geen overtuigend succes, maar bereikten waarschijnlijk wel netto energiewinst. Dat is te lezen in een artikel in Nature, het vakblad voor wetenschappelijk onderzoek. 

De kernfusiereactie die in december 2022 de wereldpers haalde, kan steeds herhaald worden en dat is belangrijk. Zo kan worden aangetoond dat kernfusie als energiebron levensvatbaar is. Het was de eerste keer in de geschiedenis dat een reactie netto energiewinst opleverde. Het succes van Lawrence Livermore heeft de Amerikaanse regering aangespoord om drie nieuwe onderzoekscentra op te richten. Daar maakt het 42 miljoen dollar (38,5 miljoen euro) voor vrij. De regering-Biden ziet voor kernfusie een cruciale rol weggelegd bij het oplossen van de klimaatcrisis.

Hoe werkt het?

NIF is in feite een installatie van 192 zeer krachtige lasers, die allemaal tegelijkertijd worden afgevuurd op een klein bolletje in het midden van de faciliteit. Dat bolletje bestaat uit de waterstofisotopen deuterium en tritium. Het bevindt zich binnenin een diamanten capsule die zich op zijn beurt weer in een gouden cilinder is geplaatst. 

Door de lasers allemaal op het juiste tijdstip af te vuren, implodeert het bolletje. Dat leidt ertoe dat de isotopen daarin samensmelten tot helium en daarbij komt een enorme hoeveelheid energie vrij. Na decennialang zwoegen, slaagden wetenschappers er in december vorig jaar voor het eerst in om meer energie uit de bol te krijgen dan de gecombineerde energie van de lasers. 

Een paar belangrijke kanttekeningen: de reactie duurt telkens slechts een fractie van een seconde. Bovendien wordt geen rekening gehouden met de energie die nodig is om de lasers op te starten, enkel de energie die door het bolletje wordt ontvangen. De gegeneerde energie wordt ook niet omgezet in elektriciteit, aangezien het om een experimentele reactie gaat. NIF is dus totaal niet in staat om energie te leveren aan het net en dient enkel om aan te tonen dat kernfusie kan werken.

Waarom is kernfusie zo belangrijk?

Kernfusie is een nucleair proces waarbij twee lichte atoomkernen samensmelten tot een zwaardere kern, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid energie vrijkomt. Dit proces is het tegenovergestelde van kernsplijting, waarbij een zware kern in kleinere delen wordt gesplitst. Huidige kernreactoren werken via kernsplijting. 

Kernfusiereactoren gebruiken geen zware radioactieve atomen als brandstof. In plaats daarvan gebruiken zij deuterium: een isotoop van waterstof die in quasi ongelimiteerde hoeveelheden aanwezig is op aarde. Daarnaast gebruiken ze tritium. Dat is een isotoop die zeldzamer is, maar wel gemaakt kan worden in reactoren.

Wetenschappers proberen al bijna een eeuw lang kernfusiereactoren te ontwikkelen. Het onderzoek blijft bijzonder uitdagend en de meeste insiders denken dat het nog decennialang zal duren voordat de technologie er komt. Binnen de industrie gaat er zelfs een grapje rond dat kernfusie altijd 30 jaar ver weg blijft. De potentiële voordelen, waaronder een zo goed als onuitputbare hoeveelheid brandstof, nuluitstoot en een slechts minimale productie van kortlevende radioactieve afvalproducten, zorgen er echter voor dat er steeds meer geïnvesteerd wordt in de ontwikkeling van de technologie.

Mis niks, volg ons WhatsApp-kanaal of abonneer je op de Bright Daily nieuwsbrief.