Eerste keer ooit: fusiereactor met dezelfde magneten als op je koelkast

Wetenschappers hebben een experimentele kernfusiereactor gebouwd met gewone magneten. Dat kan toekomstige reactoren een stuk goedkoper maken.

De onderzoekers, van het Amerikaanse Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), ontwikkelden een nieuw ontwerp voor een fusiereactor in de vorm van een stellarator. 

Een stellarator is een type kernfusiereactor die plasma met behulp van complexe magnetische velden gevangen houdt en stabiliseert. In tegenstelling tot tokamaks, een ontwerp waarin plasma wordt opgesloten in een torusvormige kamer, gebruiken stellarators een ingewikkelde driedimensionale magnetische configuratie om het plasma op zijn plaats te houden.

De sleutel: goedkope magneten

De complexe elektromagneten die in stellarators worden gebruikt, moesten tot nu toe op maat gemaakt worden. Dat is zeer duur en een van de redenen dat wetenschappers meestal kiezen voor een tokamak-ontwerp. Om de reactor van PPPL te bouwen, MUSE genaamd, ging het team op een andere manier te werk. In plaats van een op maat gemaakte magneet, slaagden de onderzoekers erin om permanente magneten in het ontwerp te integreren. 

Permanente magneten vertonen uit zichzelf magnetische eigenschappen. Elektromagneten daarentegen moeten van stroom worden voorzien om dergelijke eigenschappen te vertonen. Bovendien kunnen permanente magneten gewoon gekocht worden op de markt. Volgens PPPL maakt dat het niet alleen goedkoper om een reactor te bouwen, maar ook eenvoudiger. 

Het team maakt zich nu klaar om experimenten uit te voeren, om na te gaan of het ontwerp daadwerkelijk werkt. Indien blijkt van wel, kan dat commerciële kernfusie een stapje dichterbij brengen. MUSE zal echter nooit worden aangesloten op het grid, aangezien het een kleine experimentele reactor is. De technologie die wordt ontwikkeld, kan later wel zijn weg vinden naar toekomstige reactoren.

Wat is kernfusie eigenlijk?

Kernfusie is een nucleair proces waarbij de kernen van lichte elementen, zoals waterstof, samensmelten tot zwaardere elementen, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit proces vindt plaats onder extreem hoge temperaturen en druk, zoals die heersen in het binnenste van sterren. Op aarde probeert men dat proces na te bootsen, door deuterium en tritium, beide isotopen van waterstof, in een reactor te doen samensmelten om helium te vormen.

De technologie heeft het potentieel om een schone, veilige en praktisch onuitputtelijke bron van energie te worden. In tegenstelling tot kernsplijting, waarbij zware isotopen zoals uranium worden gesplitst en radioactief afval wordt geproduceerd, produceert kernfusie geen langdurig radioactief afval en is de brandstof overvloedig beschikbaar. Het is echter bijzonder moeilijk gebleken om een werkende fusiereactor te bouwen, maar de technologie maakt stilaan vooruitgang.

Lees meer over energie, en blijf op de hoogte met onze nieuwsbrief.