211service.com
Een werkbare fusiereactor
Het is een oude grap die veel fusiewetenschappers moe zijn geworden om te horen: praktische kernfusie-energie is slechts 30 jaar verwijderd - en zal dat altijd blijven.
Maar nu is dat misschien niet meer waar. Nieuwe ontwikkelingen in magneettechnologie hebben onderzoekers van MIT in staat gesteld een nieuw ontwerp voor te stellen voor een praktische compacte tokamak-fusiereactor - en het is er een die in slechts een decennium kan worden gerealiseerd, zeggen ze.
De nieuwe reactor maakt gebruik van spoelen van zeldzame-aarde bariumkoperoxide, een in de handel verkrijgbare supergeleider, om een extreem sterk magnetisch veld te genereren. De introductie van dit materiaal rimpelt gewoon door het hele ontwerp, zegt Dennis Whyte, een professor in nucleaire wetenschappen en techniek en directeur van MIT's Plasma Science and Fusion Center. Het verandert het geheel.
Het sterkere magnetische veld maakt het mogelijk om het superhete plasma - het elektrisch geladen gas dat de fusiereactie voedt - op te sluiten in een veel kleiner apparaat dan eerder werd gedacht. De verkleining maakt het hele systeem op zijn beurt goedkoper en sneller te bouwen. Het reactorconcept, dat gebruik maakt van een tokamak (donutvormige) geometrie die veel wordt bestudeerd, is ontwikkeld door Whyte, promovendus Brandon Sorbom en verschillende andere studenten. Hun concept is ontstaan in een ontwerpklas gegeven door Whyte en ging verder als een door studenten geleid project nadat de klas was afgelopen.
De nieuwe reactor is ontworpen voor fundamenteel onderzoek naar fusie en ook als een potentiële prototype-energiecentrale die aanzienlijk vermogen kan produceren. Door het veel hogere magnetische veld kun je veel hogere prestaties behalen, zegt Sorbom.
Fusiereactoren, die afhankelijk zijn van dezelfde kernreactie die de zon aandrijft, dwingen paren waterstofatomen samen om helium te vormen, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Het moeilijkste deel van het ontwerpen van een werkbare reactor was het opsluiten van het plasma terwijl het werd verwarmd tot temperaturen die heter waren dan de kernen van sterren. Dit is waar de magnetische velden van cruciaal belang zijn: ze houden de warmte en deeltjes effectief vast in het hete centrum van het apparaat.
De nieuwe supergeleiders maken het mogelijk om het geproduceerde vermogen met ongeveer een factor 10 te vergroten in vergelijking met standaard supergeleidende technologie, zegt Sorbom. Op dit moment, voegt hij eraan toe, zou de reactor ongeveer drie keer zoveel elektriciteit moeten kunnen produceren als nodig is om hem draaiende te houden. Het ontwerp kan waarschijnlijk worden verbeterd om dat aandeel te vergroten tot ongeveer vijf of zes keer, zegt hij, wat genoeg elektriciteit zou opleveren voor ongeveer 100.000 mensen. Tot nu toe heeft geen enkele fusiereactor zoveel energie geproduceerd als hij verbruikt.