Fusiekracht wordt al lang beschouwd als de heilige graal van alternatieve energie. Schone, overvloedige kracht, gecreëerd door een zelfvoorzienend proces waarbij atoomkernen worden gefuseerd bij extreem hoge temperaturen. Dit bereiken is al meer dan een halve eeuw het doel van atoomonderzoekers en natuurkundigen, maar de vooruitgang is traag. Hoewel de wetenschap achter fusiekracht solide is, was het proces niet bepaald praktisch.
Kortom, fusie kan alleen als een levensvatbare vorm van kracht worden beschouwd als de hoeveelheid energie die wordt gebruikt om de reactie te initiëren, lager is dan de geproduceerde energie. Gelukkig zijn er de afgelopen jaren een aantal positieve stappen gezet om dit doel te bereiken. Het nieuwste komt uit China, waar onderzoekers van de Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST) onlangs melden dat ze een mijlpaal voor fusie hebben bereikt.
Door de jaren heen zijn veel verschillende fusieconcepten voorgesteld en getest. Momenteel zijn de twee meest populaire ontwerpen de benadering van inertiële opsluiting en de tokamak-reactor. In het eerste geval worden lasers gebruikt om pellets van deuteriumbrandstof te fuseren om een fusiereactie te veroorzaken. In het laatste geval betreft het proces een torusvormige opsluitkamer die magnetische velden en een interne stroom gebruikt om hoogenergetisch plasma op te sluiten.
Met behulp van een tokamak met drie verschillende kenmerken - een niet-cirkelvormige doorsnede, volledig supergeleidende magneten en volledig actief met water gekoelde plasma-gerichte componenten (PFC's) - kondigden wetenschappers van de EAST-faciliteit vorige week aan dat ze waterstofgas konden produceren dat was driemaal heter dan de kern van de zon (ongeveer 50 miljoen ° C; 90 miljoen ° F) en kon deze temperatuur een recordbrekende 102 seconden handhaven.
Dit is geen geringe prestatie, aangezien opsluiting en aanhoudende temperaturen essentieel zijn voor het creëren van fusiekracht. Eenmaal opgestart, moeten fusiereactoren de reactie gedurende lange tijd kunnen volhouden, vooral omdat de hoeveelheid energie die nodig is om deze op gang te brengen aanzienlijk is. Maar natuurlijk is het vasthouden en opsluiten van dergelijk hoogenergetisch plasma behoorlijk moeilijk en potentieel gevaarlijk.
In staat zijn om hoogenergetisch plasma langer dan anderhalve minuut te ondersteunen, plaatst de EAST-faciliteit, die deel uitmaakt van het Institute of Physical Science in Hefei in Jiangshu, een stap voor op de wereldwijde fusierace. Door de stabiele omstandigheden te recreëren waaronder fusie van nature plaatsvindt - dat wil zeggen in het binnenste van de zon - zou de mensheid een stap dichterbij de droom van schone en vrijwel onbeperkte energie kunnen komen.
Maar natuurlijk staat er enige scepsis tegenover deze bewering. Tot nu toe is er alleen maar de aankondiging gedaan door het Institute of Physical Science om door te gaan. En zolang er geen peer-reviewed resultaten zijn, blijft de claim onbevestigd. Als hun resultaten echter worden bevestigd, betekent dit dat er waarschijnlijk enige concurrentie zal zijn om te zien wie steeds betere resultaten kan behalen. En die competitie is misschien al aan de gang!
Slechts een paar dagen voordat de EAST-faciliteit deze mijlpaal aankondigde, maakten onderzoekers van het Karlsruhe Institute of Technology (KIT) in Duitsland hun eigen aankondiging. Hier beweerden onderzoekers dat de Wendelstein 7-X (W7X) -stellarator - de grootste fusiereactor in zijn soort - met succes voor het eerst waterstofplasma had kunnen produceren en onderhouden.
Vergelijkbaar qua ontwerp met een tokamak, gebruikt een stellerator gedraaide ringen en externe magneten om plasma op te sluiten. Als een van de bekendste voorbeelden van een stellarator kon de Wendelstein 7-X waterstofgas verwarmen tot een temperatuur van 80 miljoen graden Celsius en die plasmawolk een kwart seconde vasthouden. Kortom, ze bereikten een reactie die meer energie opleverde, maar voor veel minder tijd.
De komende jaren wordt er meer nieuws verwacht op het gebied van fusie, aangezien projecten zoals de International Thermonuclear Experimental Reactor (ITER) online gaan. ITER, gelegen in het zuiden van Frankrijk, zal gebruik maken van 's werelds grootste experimentele tokamak-reactor en zal tot nu toe het grootste experiment in fusie zijn. De EAST-faciliteit heeft aangegeven rechtstreeks bij ITER te willen betrokken worden en zal hun ervaring en expertise lenen.
Hoewel we nog vele jaren verwijderd zijn van fusiereactoren die al onze energieproblemen oplossen, is het goed om te weten dat we de juiste stappen nemen om dit te realiseren. Wie weet? Op een dag zullen onze kinderen (of kleinkinderen) terugkijken op de vroege 21e eeuw als het 'pre-fusion-tijdperk' en zich afvragen hoe het ons ooit is gelukt om rond te komen!
