© Kyoto Fusioneering / Oak Ridge National Laboratory
De brandstof voor kernfusie bestaat bijna niet; dit apparaat moet die maken
Het Japanse bedrijf Kyoto Fusioneering gaat samen met het Amerikaanse lab Oak Ridge National Laboratory een apparaat bouwen dat een groot probleem met kernfusie moet oplossen. Het apparaat, UNITY-3 genaamd, moet aantonen dat je in een fusiereactor tritium kunt maken, een zwaar waterstofisotoop dat cruciaal is als brandstof voor kernfusiereactoren.
De meeste experimentele kernfusiereactoren werken door tritium en deuterium te fuseren. Dat zijn waterstofkernen met respectievelijk 2 en 1 extra neutronen. Vooral tritium is een probleem: het is radioactief en vervalt, waardoor er in de natuur nauwelijks iets van te vinden is.
De wereldwijde voorraad bedraagt zo'n 20 tot 30 kilogram. Het is bijna volledig een bijproduct van Canadese splijtingsreactoren. Die voorraad krimpt elk jaar met ongeveer 5 procent. Eén commerciële fusiecentrale zou bij het opstarten al tot 10 kilogram nodig hebben.
Tritium ‘kweken’
De oplossing is om tritium te 'kweken' in de fusiereactor zelf. Rond de reactorkern komt dan een mantel die lithium bevat. Die mantel vangt de neutronen op die bij het fusieproces vrijkomen, waarbij het lithium wordt gesplitst in tritium en helium. Dat nieuwe tritium gaat vervolgens terug de reactor in.
Tot nu toe is geen enkel lab of bedrijf erin geslaagd om zo'n mantel te testen onder omstandigheden die op een echte fusiereactor lijken. Daar wil Kyoto Fusioneering verandering in brengen, met geld van het Amerikaanse ministerie van Energie en de staat Tennessee.
Nog geen fusiereactor
UNITY-3 is zelf geen fusiereactor. Het is een testfaciliteit met een deeltjesversneller die dezelfde hoogenergetische neutronen opwekt als het superhete plasma in echte fusiereactoren. Onderzoekers zetten er prototypemantels in en meten met sensoren hoeveel tritium er precies ontstaat.
Die metingen zijn nergens anders te verkrijgen. Fusiebedrijven baseren hun ontwerpen tot nu toe vooral op computermodellen en de data uit UNITY-3 moeten die modellen bijstellen. Verschillende kernfusiebedrijven gaan de resultaten gebruiken voor hun eigen reactorontwerpen.
De data worden ook gebruikt in de Genesis Mission, een Amerikaans overheidsprogramma dat AI inzet om wetenschappelijk onderzoek te versnellen. Binnen dat programma loopt een aparte fusietak, waarvoor de metingen van UNITY-3 moeten dienen om digitale modellen te trainen.