Agenda

Wat is fusie-energie?

Bij kernfusie smelten lichte kernen samen tot zwaardere. Daarbij komt enorm veel energie vrij. De zon en de sterren werken op deze manier. Sinds de wetenschap rond 1920 begreep hoe het kan dat de zon zoveel energie uitstraalt is het een droom geweest om die energiebron op aarde na te bouwen. In het begin van het fusieonderzoek dacht men dat een werkende fusiereactor er binnen 20 jaar kon zijn, maar dat was te optimistisch. Het leren beheersen van fusie-energie is een lastige zaak. Vandaag de dag is veel meer bekend over deze vrijwel onuitputtelijke en schone bron van energie met brandstof uit zeewater. De eerste commerciële fusiereactor wordt halverwege deze eeuw gebouwd en zal een belangrijk antwoord zijn op de oprakende fossiele brandstoffen.

Bij kernfusie smelten lichte kernen samen tot zwaardere. Daarbij komt enorm veel energie vrij.

Bij kernfusie smelten lichte kernen samen tot zwaardere. Daarbij komt enorm veel energie vrij. Bron: FOM-DIFFER
 

De fusiereactor

In een fusiereactor smelten lichte atoomkernen (isotopen van waterstof: deuterium en tritium) samen waarbij veel energie vrij komt. Het fusieproces vindt plaats bij de extreem hoge temperatuur van 150 miljoen graden. Bij zulke hoge temperaturen vormt materie een plasma, een heet gas van geladen deeltjes (positief geladen atoomkernen en negatief geladen elektronen). Een plasma wordt dankzij die geladen deeltjes vastgehouden in een ringvormige reactor met behulp van krachtige magneetvelden. De energie die vrijkomt als de atoomkernen fuseren wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken of om bijvoorbeeld waterstof te maken.

Het doel van het internationale fusieonderzoek is het realiseren van een prototype fusie-energiecentrale die voldoet aan de eisen die de maatschappij daaraan stelt: veilig, betrouwbaar, ruim voorradige brandstof, minimale milieubelasting en economisch rendabel. Er is enorme wetenschappelijke en technische vooruitgang geboekt in het fusieonderzoek.

De torus van de Joint European Torus bij Oxford, Engeland

Een kijkje in de torus van de Joint European Torus bij Oxford, Engeland. De persoon links op de foto toont de schaal: de torus is ongeveer vier meter hoog. Bron: EFDA.org

De Joint European Torus (JET) bij Oxford, Groot Brittannië, is 's werelds grootste fusie-experiment. JET kan als enige ter wereld met de toekomstige fusiebrandstoffen werken: deuterium en tritium. In 1997 leverde JET 16 megawatt fusievermogen, wat nog steeds het wereldrecord is. Met JET test men materialen voor de wand van het plasmavat en doet men onderzoek naar de verwarming van het plasma en geschikte meet- en regelmethoden.
 

Fusieonderzoek in Nederland

In Nederland vindt onderzoek naar kernfusie plaats bij het FOM-instituut DIFFER te Nieuwegein , Nuclear Research & Consultancy Group (NRG) te Petten en de Technische Universiteit Eindhoven (TU/e).

Het onderzoek in Nieuwegein richt zich op:

  • de interactie van het hete plasma met de binnenwand van de fusiereactor;
  • de theoretische beschrijving van het gedrag van plasma’s;
  • het ontwikkelen van apparatuur voor het detecteren en elimineren van instabiliteiten;
  • het ontwikkelen van apparatuur om op afstand aan de binnenkant van de fusiereactor te werken.
     

ITER

De volgende grote stap in het wereldwijde fusieonderzoek is ITER ("de weg" in het Latijn). Het ITER-project begon eind jaren tachtig als initiatief van Reagan en Gorbatsjov, de toenmalige presidenten van de VS en Rusland. Europa vervult een leidende rol in het project.

 

De volgende grote stap in het wereldwijde fusieonderzoek is ITER
 

De volgende grote stap in het wereldwijde fusieonderzoek is ITER ("de weg" in het Latijn). ITER gaat in 2020 aan en levert tien keer meer energie dan erin gaat. Bron: ITER.org
 

ITER is het grootste internationale wetenschappelijke onderzoeksproject, afgezien van het International Space Station, en wordt momenteel gebouwd in Cadarache in Zuid-Frankrijk. De halve wereld doet eraan mee: Europese Unie, Verenigde Staten, Rusland, China, India, Japan en Zuid-Korea. Europa heeft een leidende rol in dit project en neemt ongeveer 50% van de kosten voor haar rekening.

Alle landen die samen aan ITER bouwen. Bron: fusionforenergy.europa.eu
 

Tien keer meer energie!

Het doel van ITER is laten zien dat fusie-energie technisch en wetenschappelijk realiseerbaar is. Om dit aan te tonen moet ITER condities bereiken waarbij 500 Megawatt fusievermogen gedurende langere tijd wordt opgewekt. ITER levert daarmee tien maal meer energie dan er wordt gebruikt. In ITER worden experimenten uitgevoerd met componenten en technologieën die essentieel zijn voor een toekomstige industriële fusiecentrale. ITER gaat rond 2020 aan. De totale bouwkosten bedragen zo'n 14 miljard euro. Van de totale bouwkosten van ITER gaat naar verwachting 80% naar de industrie. ITER zal duizend tot tweeduizend hooggekwalificeerde wetenschappers uit de hele wereld aantrekken en vele duizenden high-tech banen genereren in de komende dertig jaar.
 

 's werelds grootste Tokamak

ITER: 's werelds grootste Tokamak
ITER is gebaseerd op het concept van de 'Tokamak' waarbij het plasma met zeer sterke magneten opgesloten wordt in een donutvormig vat. De brandstof, een mix van Deuterium en Tritium, twee isotopen van Waterstof, wordt verwarmd tot 150 miljoen graden Celsius. Dit hete plasma kan door de sterke magneten in het midden van de reactor gehouden worden zodat het niet met de wand in aanraking komt. Klik op de afbeelding en leer op de webpagina van ITER.org interactief uit welke delen de reactor van ITER bestaat.

 

ITER-NL

Het consortium ITER-NL brengt wetenschap en techniek bijeen. Het is een samenwerkingsverband tussen TNO, FOM, NRG en de TU Eindhoven en bereid de Nederlandse industrie optimaal voor op deelname aan het internationale kernfusieproject ITER. ITER-NL informeert en de begeleidt bedrijven bij deelname aan tenderacties voor onderdelen van ITER en faciliteert kennisoverdracht van de betrokken onderzoeksinstituten naar de Nederlandse bedrijven. ITER-NL richt zich met de Nederlandse industrie en internationale partners op het ontwerp en de bouw van een verhittingssysteem en een meetsysteem voor ITER.

Bij NRG in Petten richt men zich op het onderzoeken van nieuwe, hoogwaardige wandmaterialen met behulp van de hogefluxreactor.
 

Zie verder:

- De pagina's Feiten en Meer weten van deze website
- ITER-website
- ITER-NL, het Nederlandse consortium voor de inbreng van Nederlandse industrie en MKB in ITER