Fusie-experiment vestigt nieuw energierecord

Het tijdperk van de Joint European Torus (JET) eindigt met een nieuw wereldrecord fusie-energie. De Europese testfaciliteit in het Verenigd Koninkrijk genereerde 69 megajoule energie gedurende vijf seconden - meer dan elke andere fusie-installatie ervoor. Deze resultaten werden gepresenteerd door de UK Atomic Energy Authority (UKAEA) tijdens een persconferentie op 8 februari 2024.

Fusiecentrales zijn ontworpen om de processen in de zon na te bootsen, waar de lichte atoomkernen van waterstof samensmelten. Om dit te doen, moeten de deeltjes hun elektrische afstoting overwinnen. Terwijl in de zon de enorme zwaartekracht alles samenperst en voldoende verhit, vereist dit in aardse reactoren sterke magnetische velden en hoge temperaturen van meer dan 100 miljoen graden Celsius.

Het nieuwe resultaat van JET is een van de laatste: het komt uit een laatste reeks experimenten die met JET zijn uitgevoerd voordat het in december 2023 buiten gebruik wordt gesteld. De technieken die sinds 1983 met de faciliteit zijn onderzocht, vormden vier decennia lang de basis voor de veel grotere opvolger ITER in Frankrijk, die na veel vertragingen nog steeds in aanbouw is.

Even met experimenten in december 2021 JET bereikte een wereldrecord dat in 2022 werd aangekondigd door 59 megajoule warmte vrij te geven tijdens een plasmaontlading die ook nog eens vijf seconden duurde, wat overeenkomt met de calorische waarde van enkele kilo's bruinkool. En zoals nu bekend is geworden, versloeg JET zijn eigen record met tien megajoule met een puls op 3 oktober 2023. De 0,2 milligram brandstof die hiervoor werd gebruikt, bestond uit de waterstofsoorten deuterium en tritium. Zo'n mengsel wordt ook veelbelovend geacht voor een toekomstige fusiecentrale. Zoals Athina Kappatou van het Max Planck Instituut voor Plasmafysica in Garching uitlegde, was het record uiteindelijk een gelukkig bijverschijnsel van experimenten waarin verschillende scenario's voor toekomstige energiecentrales werden getest.

Om deze hoeveelheid brandstof op te wekken, is het nodig om de energie die nodig is voor een toekomstige fusiecentrale te testen.

Om deze hoeveelheid warmte op te wekken was echter ongeveer drie keer zoveel energie nodig om JET op te warmen, zoals wetenschappelijk coördinator Mikhail Maslov tijdens de persconferentie uitlegde. De energiebalans was daarom niet positief.

Terwijl JET een continu vermogen van ongeveer 13 megawatt produceerde gedurende de pulsduur van vijf seconden, is het vervolgproject ITER ontworpen voor ongeveer 500 megawatt. De experimenten daar moeten uiteindelijk een positieve energiebalans opleveren - maar zullen nog steeds geen elektriciteit aan het net leveren. De wetenschappelijk directeur van ITER, Tim Luce, maakte tijdens de persconferentie duidelijk dat hij niet verwacht dat de experimenten bij ITER die van JET zullen evenaren tot de "tweede helft van het volgende decennium".

Wanneer zal een fusiecentrale een positieve energiebalans bereiken?

Wanneer er een fusiecentrale wordt gebouwd die daadwerkelijk bijdraagt aan de elektriciteitsvoorziening voor de mensheid - en of andere projecten, bijvoorbeeld in China, de Europese inspanningen voor zullen zijn - valt nog te bezien. Op de oude vraag die tijdens de persconferentie werd gesteld of commerciële kernfusie nog 20 jaar weg is, antwoordde het panel van experts met een algemene glimlach en de hoop die Kappatou uitsprak: "De mensheid heeft fusie-energie nodig. Het is de moeite waard om vast te houden aan het doel."

Spectrum van de wetenschap

Wij zijn partners van Spektrum der Wissenschaft en willen gefundeerde informatie toegankelijker voor je maken. Volg Spektrum der Wissenschaft als je de artikelen leuk vindt