Op woensdag 28 november is in het Zuid-Franse Cadarache een leveringsovereenkomst gesloten tussen de ITER organisatie en Japan voor de levering van 100 ton supergeleidende kabel, met een geschatte waarde van zo’n 75 miljoen euro. De overeenkomst werd getekend door de directeur-generaal van de ITER Organisatie, Kaname Ikeda, en de directeur voor internationale zaken van de Japanse Atomic Energy Agency (JAEA), Toshi Nogaoka. “Deze eerste leveringsovereenkomst is een duidelijk signaal dat de ITER procurements zijn begonnen, en wel op een grote schaal”, zei Ikeda.

Uniek in omvang
De kabel, die bestaat uit het supergeleidende materiaal niobium3-tin, zal worden gebruikt in de enorme supergeleidende spoelen die in het kernfusie-experiment ITER het hete fusieplasma bij elkaar houden. Het gaat om de toroïdale-veld (TF) spoelen, die elk 14 meter hoog en 9 meter breed zijn. In totaal is 400 ton supergeleidend materiaal nodig, die aangeleverd zal worden door zes van de zeven ITER partners. “De hoeveelheid te produceren materiaal (100 ton) is uniek in omvang, en is de eerste stap op weg naar het fabriceren van de ITER magneten”, aldus Neil Mitchell, verantwoordelijk voor het ITER magneetsysteem.

De ITER TF spoelen zijn ontworpen om een zeer sterk magnetisch veld te produceren. Elke supergeleidende kabel is weer opgebouwd uit zo’n 10.000 superdunne kabeltjes, met een afmeting van enkele micrometers. De productie van de kabels is zeer complex en maakt gebruik van hoogwaardige technologie.

Belangrijke rol Universiteit Twente
De Universiteit Twente is zeer nauw betrokken bij de totstandkoming van het ontwerp van de complexe supergeleiders voor de TF spoelen. Unieke testopstellingen zijn ontwikkeld om de geleiders te kunnen testen onder de extreme mechanische belastingen en zeer lage temperaturen (-269 graden Celcius). Twente is inmiddels gekwalificeerd als testlaboratorium voor de ITER supergeleiders. “De supergeleiders uit niet alleen de Japanse productie maar ook die van de andere leverende ITER Partijen zullen de komende jaren uitvoerig worden getest en gekwalificeerd in Twente, vóórdat er spoelen van gewikkeld mogen worden “ aldus A. Nijhuis, projectleider in Twente en lid van het internationale team dat de geleiderproductie de komende jaren gaat begeleiden.

De supergeleidende kabels voor toepassing in ITER: voorzien van een stalen mantel (links) en uiteengerafeld in honderden afzonderlijke draden (rechts) (bron: Universiteit Twente)

ITER-NL consortium
Om een krachtige Nederlandse inbreng in het ITER project te realiseren, is op 14 november de ITER-NL consortiumovereenkomst ondertekend tussen Nederlandse industrie en kennisinstellingen. Initiatiefnemers van ITER-NL zijn TNO en de instituten waar fusie-onderzoek wordt uitgevoerd: Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM, Utrecht, met haar FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen in Nieuwegein) en de Nuclear Research and consultancy Group (NRG, Petten). Het ITER-NL consortium brengt de Nederlandse expertise bijeen die nodig is om systemen voor ITER te bouwen. Het doel van het ITER-NL consortium is om de Nederlandse industrie een goede entree tot dit hightech project te geven en om Nederlandse onderzoekers vooraan te laten staan bij de wetenschappelijke exploitatie van ITER in de bedrijfsfase.

ITER, dat in het Zuid-Franse Cadarache wordt gebouwd, heeft als doel de wetenschappelijke en technische haalbaarheid aan te tonen van kernfusie als energiebron. De constructiekosten van het project bedragen 5 miljard Euro, waarvan ruwweg de helft door Europa wordt bijgedragen. ITER zal worden gerealiseerd door een internationale wetenschappelijke samenwerking van de Europese Unie, de VS, Japan, de Russische Federatie, China, India en Zuid-Korea. Door deze ongekend brede samenwerking heeft het project een grote politieke uitstraling. ITER is één van de meest complexe en innovatieve projecten van dit moment, met een uitgesproken hightech karakter.

In de Koninklijke schouwburg in Den Haag is woensdag 14 november de ITER-NL consortiumovereenkomst ondertekend tussen Nederlandse industrie en kennisinstellingen. ITER-NL gaat zich sterk maken voor een krachtige Nederlandse inbreng in het internationale kernfusieproject ITER dat in Zuid-Frankrijk wordt gebouwd. Initiatiefnemers van ITER-NL zijn TNO en de instituten waar fusie-onderzoek wordt uitgevoerd: Nuclear Research and consultancy Group (NRG, Petten) en de Stichting voor Fundamenteel Onderzoek der Materie (FOM, met haar FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen in Nieuwegein).

ITER heeft als doel de wetenschappelijke en technische haalbaarheid aan te tonen van kernfusie als energiebron. De constructiekosten van het project bedragen 5 miljard Euro, waarvan ruwweg de helft door Europa wordt bijgedragen. ITER zal worden gerealiseerd door een internationale wetenschappelijke samenwerking van de Europese Unie, de VS, Japan, de Russische Federatie, China, India en Zuid-Korea. Door deze ongekend brede samenwerking heeft het project een grote politieke uitstraling. ITER is één van de meest complexe en innovatieve projecten van dit moment, met een uitgesproken hightech karakter.

Het ITER-NL consortium brengt de Nederlandse expertise bijeen die nodig is om systemen voor ITER te bouwen. Het doel van het ITER-NL consortium is om de Nederlandse industrie een goede entree tot dit hightech project te geven en om Nederlandse onderzoekers vooraan te laten staan bij de wetenschappelijke exploitatie van ITER in de bedrijfsfase. De activiteiten van ITER-NL, die al in januari 2006 van start zijn gegaan, worden ondersteund met 18 miljoen euro uit het Fonds Economische Structuurversterking, dat wordt gevoed uit de aardgasbaten.

Activiteiten
De activiteiten van ITER-NL zijn er op gericht om geschikte Nederlandse industrieën te assisteren bij de voor ITER verplichte kwalificatieprocedure, en bij het ontwikkelen van het benodigde niveau op het gebied van kwaliteitscontrole en projectmanagement. De overdracht van specifieke kernfusie-technologische knowhow die binnen kennisinstellingen beschikbaar is naar het bedrijfsleven speelt hierbij een belangrijke rol.

Daarnaast zal het consortium zich positioneren en kwalificeren voor een breed scala van orders van ITER, van vacuümtechnologie tot 'remote handling' en geavanceerde computercontrolesystemen. Op vrijwel alle gebieden wordt met Europese partners samengewerkt: de Europese bijdrage aan ITER is een voorbeeld van zeer succesvolle Europese samenwerking.

Speerpunten
Speerpunten van het project zijn twee geavanceerde wetenschappelijke instrumenten, waaraan Nederland een belangrijke bijdrage kan leveren door wetenschappelijke expertise en specifieke knowhow in de industrie te combineren. Dit betreft de Upper Port Launcher en de Upper Port Viewer.

De Upper Port Launcher is een systeem om nauwkeurig gerichte bundels van hoogvermogen radiogolven in de reactor te zenden. Het bestaat uit een set antennes waarmee microgolven met in totaal 20 megawatt vermogen in het hete plasma in ITER kunnen worden gestraald. Deze microgolven verhitten het plasma analoog aan de werking van een magnetronoven. Door deze verhitting zeer precies - in tijd en plaats - toe te passen, is het mogelijk om de werking van de reactor te optimaliseren.
De Upper Port Viewer is een optisch meetsysteem waarmee zichtbaar licht dat uit het plasma komt wordt opgevangen en geanalyseerd. Daarmee kan onder andere de temperatuur van het hete plasma in ITER gemeten worden, en de snelheid waarmee het beweegt. Dit meetinstrument zal centraal staan in de wetenschappelijke exploitatie van ITER.

Twee voorbeelden van bedrijven die mogelijk een belangrijke rol in ITER kunnen spelen zijn DeMaCo (Noord-Scharwoude), en Exploform (Lelystad). DeMaCo is expert op het gebied van vacuümtechnologie en cryogene systemen, en is betrokken bij de bouw van een proefmodel van een vacuümpomp voor ITER. Exploform is expert op het gebied van het gecontroleerd vervormen van metalen met behulp van explosieven, waardoor complexe vormen kunnen worden gemaakt.

Vanaf vandaag, woensdag 24 oktober 2007, is de formele Internationale Organisatie ITER een feit. De ITER Organisatie is gevestigd in het Zuid-Franse Cadarache.

Op 21 november 2006 hebben de vertegenwoordigers van de Volksrepubliek China, EURATOM, de Republiek India, Japan, de Republiek Korea, de Russische Federatie en de Verenigde Staten van Amerika het ITER verdrag ondertekend. Sindsdien is het verdrag geratificeerd door de regeringen van alle zeven partners, en vandaag treedt het officieel in werking.

Het doel van de ITER Organisatie is om de technische en wetenschappelijke haalbaarheid van energie uit kernfusie aan te tonen. ITER wordt het eerste fusie-experiment dat op grote schaal netto energie zal produceren. ITER zal daarnaast een aantal belangrijke technologieen testen die nodig zijn om fusie als toekomstige schone, veilige en onuitputtelijke energiebron te ontwikkelen. Ook het ontwikkelen van productiemethoden voor de hoogwaardige en soms buitengewoon grote onderdelen van toekomstige fusie-reactoren is een belangrijke doelstelling van ITER.

"Vandaag is een historische mijlpaal in de geschiedenis van onze organisatie", sprak Kaname Ikeda, de voorgedragen Directeur-Generaal van ITER op de plechtigheid. "Met ITER wordt een nieuwe internationale organisatie gecreëerd. Met de oprichting van ITER laten de staten van de wereld zien dat ze de noodzaak van nieuwe energiebronnen begrijpen. Deze staten tonen hiermee verantwoordelijkheid en visie. Daarnaast hebben de ITER partners een geheel nieuw model voor internationale samenwerking opgezet, en het is onze uitdaging om aan te tonen dat uitmuntende talenten van verschillende nationaliteiten samen kunnen werken in een dynamisch team."

Maandag 24 september heeft China in een brief aan de International Atomic Energy Agency (IAEA) het verdrag voor de bouw van de internationale fusiereactor ITER geratificeerd. Alle zeven de ITER partners (naast China doen de EU, de Verenigde Staten, Rusland, Japan, India en Zuid-Korea mee aan het project) hebben hiermee het verdrag, dat op 21 november 2006 werd ondertekend, geratificeerd. Volgens afspraak zal het verdrag 30 dagen na de laatste ratificatie formeel in werking treden, waarmee ITER als Internationale Organisatie ontstaat.

De voorzitter van de IAEA, Mohamed ElBaradei, ontving de door de Chinese president Hu Jintao ondertekende brief van de Chinese vertegenwoordiger bij de Verenigde Naties, Tang Guoqiang. ElBaradei prees de actieve rol die China speelt in het onderzoek naar fusietechnologie, en noemde de toetreding van het land tot de Internationale Fusie Energie Organisatie van groot belang voor het project.

Doel van het ITER project is om aan te tonen dat kernfusie als schone, veilige en vrijwel onuitputtelijke energiebron technologisch haalbaar is. Daartoe moet de machine, die over tien jaar voltooid is en 4,7 miljard euro kost, 500 Megawatt aan fusievermogen op wekken, terwijl slechts 50 Megawatt nodig is om de brandstof op te sluiten en te verhitten. De eerste werkzaamheden op de bouwlokatie in het Zuid-Franse Cadarache zijn reeds begin dit jaar aangevangen.

Onderzoekers van het FOM-Instituut voor Plasmafysica Rijnhuizen in Nieuwegein zijn er in geslaagd om de plasmacondities die zij verwachten in toekomstige fusiereactoren zoals ITER na te bootsen in het laboratoriumexperiment Pilot-PSI. Dit is een belangrijke doorbraak in het onderzoek naar de wisselwerking tussen waterstofplasma en reactorwanden. Zij publiceren hun resultaten binnenkort in het tijdschrift Applied Physics Letters.

De wanden van fusiereactor ITER zullen aan een ongekend intense stroom waterstofplasma blootstaan. Het waterstofplasma erodeert de wand en zorgt voor stapeling van brandstof in het wandmateriaal. Dit dreigt een langdurige bedrijfsvoering van de reactor in de weg te staan. Veel van de fysische en chemische processen die de wisselwerking tussen waterstofplasma en wanden bepalen zijn nog onbegrepen. De ongekend hoge intensiteit van het plasma veroorzaakt een zogenaamd 'sterk gekoppelde regime': door de wisselwerking tussen plasma en wand ontstaan deeltjes die in het plasma worden opgenomen. De reactorwand staat ook hieraan bloot. Dit 'sterk gekoppelde' regime zal ook de interactie tussen plasma en wand in ITER bepalen.

Binnen het PSI-laboratorium van het FOM-Instituut Rijnhuizen in Nieuwegein verrichten onderzoekers uniek onderzoek om toegang te krijgen tot dit terra incognita. De zogenaamde boogontlading, een elektrische stroom door een gasmengsel, zorgt voor het ontstaan van het plasma. Door dit proces in een sterk magneetveld te laten plaatsvinden, konden de onderzoekers een plasma maken met een record dichtheid. Dit plasma geeft een belasting van de wand van tien megawatt per vierkante meter. In de toekomstige fusiereactor ITER verwacht men ook dergelijke condities. Ter vergelijk: aan het oppervlak van de zon is de vermogensdichtheid slechts vijf maal hoger.

Onverwacht hoog
De onderzoekers behaalden de onverwacht hoge efficiëntie van de plasmabron en hoge temperatuur van het plasma door slim combineren van het magneetveld en een geoptimaliseerde uitstroomopening. Doordat de plasmastroom het magneetveld buiten de uitstroomopening kruist, ontstaat extra verhitting, zo verklaren de onderzoekers hun resultaat. De resultaten zijn van groot belang voor het onderzoek naar de wisselwerking tussen waterstofplasma en reactorwanden. Met deze plasmabron kunnen de onderzoekers nu verschillende materialen testen onder de condities die straks ook ITER voorkomen.

• Persbericht FOM

Vandaag, donderdag 15 maart, is de website van het NODE-platform officiëel van start gegaan. Dit platform, waarvoor het initiatief is genomen binnen de TU Delft, wil een overzicht bieden van het Nederlands onderzoek naar duurzame energievoorziening. Daarnaast wil het platform dit onderzoek beter toegankelijk maken voor derden en de onderlinge samenwerking versterken.

Bijna twee jaar geleden concludeerden prof. Tim van der Hagen (Radiation, Radionuclides & Reactors van de faculteit TNW) en Chris Hellinga (programmamanager NODE) dat het ontbrak aan een optimale samenwerking en afstemming van het onderzoek in Nederland naar duurzame energie. Hellinga: “Dat vonden wij geen goede zaak. Door de verschillende onderzoekskrachten te bundelen kun je sneller de diverse opties voor duurzame energie realiseren.”

Van der Hagen en Hellinga hebben vervolgens diverse partijen in het land benaderd met de vraag of zij geïnteresseerd zijn in een platform om de wetenschappelijke stem in het debat te versterken. “Dat bleek inderdaad het geval. In augustus 2005 zijn we begonnen om NODE – het Nederlands Onderzoeksplatform Duurzame Energievoorziening – vorm te geven. Deelnemers aan het platform zijn afkomstig van de 3TU’s (Delft, Eindhoven en Twente), ECN (Energieonderzoek Centrum Nederland), TNO, FOM-Rijnhuizen (Fundamenteel Onderzoek der Materie - kernfusie), Universiteit Utrecht, de Vrije Universiteit en de Wageningen Universiteit. De TU Delft was bereid om dit platform de eerste twee jaar financieel te ondersteunen en het NODE-bureau is ook op deze universiteit gevestigd.”

Interactie
NODE richt zich op technologieën voor een volledig duurzaam energievoorzieningsysteem op de lange termijn, maar zal ook actief bijdragen aan de discussie over opties die belangrijk of onmisbaar zijn voor de lange transitieperiode daar naartoe. De politieke druk wordt groot om de zekerheid van energievoorziening te koppelen aan een forse reductie van broeikasgasemissies. Het is van groot belang dat daarbij goede keuzes worden gemaakt die ons niet voor nieuwe problemen stellen en die voldoende armslag geven voor de ontwikkeling van betaalbare technologie voor 90% CO2-reductie aan het eind van deze eeuw.

“Wij zijn daarom ook bezig met het samenstellen van een Raad van Advies voor het platform met vertegenwoordigers uit het bedrijfsleven, overheid en maatschappelijke organisaties. Wij hebben een aantal topspelers uit het bedrijfsleven al bereid gevonden hierin zitting te nemen. We zoeken naar vertegenwoordigers op topniveau binnen de overheid, het bedrijfsleven en maatschappelijke organisaties. Wij denken dat zij in de positie zijn om – in samenspraak met de wetenschap – nieuwe ontwikkelingen in te kunnen zetten.”

Naast wetenschappelijke krachtenbundeling wil NODE eveneens publiek, pers, beleidsmakers en bedrijfsleven informeren over de status en trends rond onderzoek op het gebied van duurzame energievoorziening. “Er is veel discussie op allerlei gebied over duurzaamheid. Regelmatig blijkt dat niet iedereen op de hoogte is van de feiten en dan hun toevlucht nemen tot onzinargumenten. Met NODE willen wij het publiek en beleidsmakers beter informeren.“

Het plan is om evenementen te organiseren die zijn gericht op een betere afstemming tussen wetenschappers/kennisinstellingen onderling en het bedrijfsleven en de politiek. Ook wil NODE graag de kennis over duurzame energie delen met het middelbaar onderwijs en tot actieve interactie met scholen komen. Binnen deze informatievoorziening speelt de website een belangrijke rol. Op 15 maart gaat deze ‘live’. Op de site staan twaalf energiethema’s. Voor elk thema heeft een vooraanstaand wetenschapper op dat gebied een bijdrage geleverd. “Dat is voor ons niet meer dan een begin. Het is niet onze bedoeling dat het éénrichtingsverkeer wordt. Wij willen via deze site bereiken dat wetenschappers in discussie treden met de samenleving en andersom. Wij willen graag dat er suggesties en kritiek worden gegeven op de teksten, en die worden serieus behandeld door de redactie. Ook scholieren en studenten nodigen we uit om de site te bekijken en op de inhoud te reageren.” Binnenkort wordt er eveneens een Engelstalige versie gelanceerd. “Nederland heeft veel aan boord om internationaal een voortrekkersrol te vervullen. Door de strijd tegen het water krijgen we automatisch de focus. Door onze kennis van duurzame energie internationaal te etaleren kunnen we bedreigingen in kansen omzetten en talent van over de grenzen voor Nederland interesseren.”

• www.energieplatform.nl

De onderzoeksgroep Lage Temperaturen van de Universiteit Twente heeft een prestigieus contract in de wacht gesleept: de onderzoekers gaan vanaf deze week de supergeleidende kabels en draden, bestemd voor de kernfusiereactor ITER die in Frankrijk in aanbouw is, aan zware tests onderwerpen. Het succes van kernfusie valt of staat met kabels die minimale verliezen hebben en die niet slechter gaan presteren na verloop van tijd. Kwalificatietests in een unieke testopstelling, waarin de kabels worden blootgesteld aan grote mechanische krachten bij extreem lage temperaturen, gaan uitsluitsel geven.

Supergeleidende magneten gaan ongeveer een derde deel uitmaken van de bouwkosten van ITER. De magneten zijn cruciaal om het plasma waarin de kernfusie wordt opgewekt, in bedwang te houden. Ze bestaan uit reusachtige spoelen van supergeleidende kabels. Treden er te veel wissel-stroomverliezen op tijdens het regelen van de magneten of nemen de prestaties van de kabels na verloop van tijd af, dan halen ze de vereiste magneetvelden niet. Het goed functioneren van de reactor staat dan op het spel. Vanuit de verschillende deelnemende landen aan ITER komen referentiekabels, die stuk voor stuk door de Twentse onderzoekers worden getest. Een enkele test neemt ongeveer twee weken in beslag.

IJskoud persen
De stromen door deze kabels en de opgewekte magneetvelden hebben extreem hoge waarden: resp. vele tienduizenden ampères en 13 Tesla. Dat betekent dat er ook enorme krachten op de kabel worden uitgeoefend. De afzonderlijke draden waaruit een kabel bestaat, zijn al beschermd door een dikke stalen mantel, maar dan nóg worden ze door de krachten samengeperst. Die krachten bootsen de onderzoekers nu in het lab na. De kabel wordt daarvoor afgekoeld tot 4,2 Kelvin (min 269 graden Celsius): dat is de normale bedrijfstemperatuur. Een forse pers klemt de draden samen en vervolgens is te meten welke invloed de krachten hebben op de verliezen en uiteindelijk ook op de stroomvoerende eigenschappen van de kabel. Zou de temperatuur door de verliezen te veel stijgen, dan raken de draden onmiddellijk hun supergeleidende toestand kwijt -de elektrische weerstand is niet langer nul- en verdwijnt dus het magneetveld waardoor ook het plasma uitdooft.

De European Domestic Agency, die verantwoordelijk is voor de Europese bijdrage aan ITER, kiest voor de Twentse groep omdat hier in de loop van de jaren een enorme kennis is opgebouwd over het gedrag van supergeleidende kabels en draden. De groep heeft hoog aanzien verworven
binnen het wereldwijde onderzoeksveld. Dankzij de opgebouwde ervaring hebben de onderzoekers belangrijke verbeteringen kunnen voorstellen voor het ontwerp van de kabels, om degradatie te voorkomen en de kabels op een bedrijfszekere en economisch gunstige manier te kunnen gebruiken tijdens de hele levensloop van de reactor. De eerste kabels volgens het Twentse model zijn al gemaakt.

De testopstelling is ontwikkeld door onderzoekers van de onderzoeksgroep Lage Temperaturen van prof.dr. Horst Rogalla. De sterkstroomgroep die het ITER-project uitvoert maakt deel uit van het Institute for Mechanics, Processes and Control Twente (IMPACT) van de UT. Het testproject wordt geleid door ing. Arend Nijhuis.

• Persbericht Universiteit Twente
• De Volkskrant

Het voorbereidende grondwerk op de ITER lokatie in het Zuid-Franse Cadarache is begonnen op 29 januari 2007. In oktober van dit jaar moet een gebied van 180 hectare klaar gemaakt zijn voor de bouw van het internationale fusie-experiment ITER. De werkzaamheden staan onder toezicht van de Agence ITER France.

Bij de voorbereidingen wordt veel aandacht geschonken aan het minimaliseren van de invloed op de natuurlijke, bosrijke omgeving van het gebied. Er is een uitgebreide ecologische inventarisatie gemaakt van de flora en fauna in het gebied, om de juiste maatregelen ter bescherming hiervan te nemen. Verder wordt er naar gestreefd zoveel mogelijk van de oorspronkelijke bomen te laten staan, zodat bijna de helft van het gebied ITER terrein bebost blijft. Het vellen van de bomen die toch verwijderd moeten worden zou voor het eind van maart 2007 klaar moeten zijn. Op die manier wordt het nestelen van de vogels in het gebied zo min mogelijk verstoord.