Eindeloze energie opwekken zonder uitstoot door alleen maar waterstofatomen tegen elkaar te slaan, is al decennia lang een droom van een pijpleiding. Nu komen wetenschappers misschien een klein stapje dichter bij haalbare fusiekracht, dankzij een futuristisch experiment en tientallen plasmapistolen.
Achttien van de 36 plasmapistolen zijn op hun plaats op de machine die fusiekracht zouden kunnen realiseren. Die wapens zijn de belangrijkste componenten van het Los Alamos National Laboratory's Plasma Liner Experiment (PLX), dat een nieuwe benadering van het probleem gebruikt. PLX zal, als het werkt, twee bestaande methoden combineren om enkelvoudige protonwaterstofatomen samen te slaan om heliumatomen met twee protonen te vormen. Dat proces genereert enorme hoeveelheden energie per splijtstof, veel meer dan het splitsen van zware atomen (splijting). De hoop is dat de in PLX gepionierde methode wetenschappers zal leren hoe ze die energie efficiënt genoeg kunnen creëren om de moeite waard te zijn voor gebruik in de echte wereld.
De belofte van fusie is dat het tonnen energie produceert. Elke keer dat twee waterstofatomen samengaan in helium, wordt een klein deel van hun materie omgezet in heel veel energie.
Het probleem van fusie is dat niemand heeft bedacht hoe hij die energie op een nuttige manier kan opwekken.
De principes zijn eenvoudig genoeg, maar de uitvoering is de uitdaging. Op dit moment zijn er genoeg waterstof-fusiebommen in de wereld die al hun energie in een flits kunnen afgeven en zichzelf kunnen vernietigen (en al het andere in de wijde omtrek). Het incidentele kind slaagt er zelfs in om een kleine, inefficiënte fusiereactor in hun speelkamer te bouwen. Maar bestaande fusiereactoren zuigen meer energie op dan ze creëren. Niemand is er nog in geslaagd om een gecontroleerde, aanhoudende fusiereactie te creëren die meer energie uitspuugt dan wordt verbruikt door de machine die de reactie creëert en bevat.
De eerste van de twee methoden die PLX combineert, wordt magnetische opsluiting genoemd. Dit is wat wordt gebruikt in fusiereactoren genaamd tokamaks, die krachtige magneten gebruiken om het oververhitte, ultra dichte plasma van fuserende atomen in de machine op te schorten, zodat het blijft fuseren en niet ontsnapt. De grootste hiervan is ITER, een machine van 25.000 ton (23.000 ton) in Frankrijk. Maar dat project heeft te maken gehad met vertragingen en kostenoverschrijdingen, en zelfs optimistische prognoses suggereren dat het pas in de jaren 2050 voltooid zal zijn, zoals de BBC in 2017 meldde.
De tweede benadering wordt inertiële opsluiting genoemd. Lawrence Livermore National Laboratory, een andere faciliteit van het Department of Energy, heeft een machine genaamd de National Ignition Facility (NIF) die deze route naar fusie volgt. De NIF is in feite een heel groot systeem om super krachtige lasers af te vuren op kleine brandstofcellen die waterstof bevatten. Wanneer de lasers de brandstof raken, warmt de waterstof op en smelt deze vast in de brandstofcel. De NIF is operationeel, maar genereert niet meer energie dan hij verbruikt.
PLX is volgens een verklaring van de American Physical Society (APS) een beetje anders dan een van beide. Het gebruikt magneten om zijn waterstof vast te houden, zoals een tokamak. Maar die waterstof wordt tot fusietemperaturen en -druk gebracht door hete stralen plasma die uit de kanonnen schieten die rond de sferische kamer van het apparaat zijn opgesteld, waarbij de kanonnen worden gebruikt in plaats van lasers zoals die bij NIF worden gebruikt.
De natuurkundigen die het PLX-project leiden, hebben volgens APS enkele vroege experimenten uitgevoerd met de 18 reeds geïnstalleerde wapens. Die experimenten hebben onderzoekers vroege gegevens opgeleverd over hoe de plasmastralen zich gedragen wanneer ze in de machine botsen, en onderzoekers presenteerden die gegevens gisteren (21 oktober) tijdens de jaarlijkse bijeenkomst van de APS-afdeling voor plasmafysica in Fort Lauderdale, Florida. Die gegevens zijn belangrijk, zeiden de onderzoekers, omdat er tegenstrijdige theoretische modellen zijn van hoe plasma zich precies gedraagt wanneer het in botsing komt bij dit soort botsingen.
Los Alamos zei dat het team hoopt begin 2020 de resterende 18 kanonnen te installeren en tegen het einde van dat jaar experimenten uit te voeren met de volledige 36-plasma-kanonbatterij.
