211service.com
Kernreactor streeft naar zelfvoorzienende fusie
Over een paar jaar zou een experimentele kernfusiereactor in de buurt van Moskou de eerste kunnen zijn die een zelfvoorzienende fusiereactie oplevert. Als het Italiaans-Russische project slaagt, zou het een belangrijke mijlpaal zijn voor fusie-energie.
Fusiekracht: Deel van een plasmakamer van een eerder prototype van de geplande fusiereactor.
De voorgestelde reactor is gebaseerd op een ontwerp ontwikkeld door: Bruno Coppi , een professor in de natuurkunde aan het MIT, en hoofdonderzoeker van het reactorproject met het Italiaanse Nationale Agentschap voor Nieuwe Technologieën, Energie en Milieu. Bij MIT zijn al drie vergelijkbare reactoren gebouwd, gebaseerd op hetzelfde ontwerp. Italiaanse en Russische natuurkundigen zijn van plan elkaar op 24 mei te ontmoeten om een koers uit te stippelen voor de nieuwe reactor, genaamd ontsteker , tijdens de eerste dergelijke bijeenkomst sinds de twee landen in april overeenkwamen om hun krachten te bundelen voor het project.
Ignitor is een tokamak-reactor, een donutvormig apparaat dat krachtige magnetische velden gebruikt om fusie te produceren door oververhitte plasma van waterstofisotopen te persen. Terwijl een elektrische stroom en hoogfrequente radiogolven door het plasma gaan en het tot extreme temperaturen verhitten, beperkt het omringende elektromagnetische veld het plasma onder hoge druk. De gecombineerde druk en warmte zorgt ervoor dat de waterstofkernen samensmelten om helium te vormen in een proces waarbij enorme hoeveelheden warmte vrijkomen. In een volledig functionele fusiereactor zou deze warmte worden gebruikt om een elektriciteitsopwekkende turbine aan te drijven.
Een veel grotere, veel complexere tokamak-fusiereactor – de Internationale thermonucleaire experimentele reactor (ITER)–is gepland voor constructie in Saint-Paul-lez-Durance, Frankrijk. ITER, dat in 2019 zal worden voltooid en in 2026 klaar is voor grootschalige tests, zal dichter bij een functionerende fusiegenerator staan, maar zal geen zelfvoorzienende fusiereactie produceren. Ignitor wordt een zesde van de grootte van ITER en zal de omstandigheden testen die nodig zijn om een zichzelf in stand houdende reactie te produceren.
Ignitor zal ons een snelle blik geven op hoe brandend plasma zich gedraagt, en dat zou kunnen informeren hoe we verder gaan met ITER en andere reactoren, zegt Roscoe White , een vooraanstaand onderzoeker aan het Princeton Plasma Physics Laboratory.
Maar Ignitor zal slechts één belangrijk aspect van fusie testen. Het zal ons informatie geven die belangrijk is, maar het zal ons niet alle informatie geven die we nodig hebben en het zal zeker niet ITER vervangen, Steven Cowley , directeur van het Culham Centre for Fusion Energy in Oxfordshire, VK. Het is een demonstratie dat je ontsteking kunt creëren, maar het is niet echt een pad naar een reactor.
In tegenstelling tot ITER bevat Ignitor niet veel van de componenten die een echte reactor nodig zou hebben. Een cruciaal ontbrekend onderdeel is bijvoorbeeld de kweekdeken, die lithium bevat en zich in de magnetische spoelen van de reactor bevindt, wat zorgt voor een continue toevoer van tritium - een van de twee isotopen die in de reactie zijn gefuseerd. Het ontwerp van Ignitor is zo compact dat er geen ruimte is voor een testdeken in de spoelen.
Een andere beperking van Ignitor is het feit dat het hoge elektromagnetische veld een significante vermindering van de geleidbaarheid van de meeste supergeleidende materialen veroorzaakt. Om dit te omzeilen, vertrouwt Ignitor voornamelijk op conventionele koperen spoelen om zijn magnetisch veld te creëren. Maar deze spoelen kunnen slechts korte bursts werken voordat ze oververhit raken. Als gevolg hiervan kan Ignitor slechts vier seconden ontsteken. ITER, dat vertrouwt op supergeleidende spoelen en ook een aanzienlijk groter plasmavolume gebruikt, is ontworpen om zijn piekoutput gedurende 400 seconden te behouden.