wendelstein

Wetenschappers hebben er negentien jaar op moeten wachten, maar eindelijk is de Wendelstein 7-X stellarator aangezet. Deze kernfusiereactor is een belangrijke stap naar volledig schone energie.

Bij kernfusie smelten twee atomen samen tot één atoom. In een kernfusiereactor worden twee waterstofatomen samengesmolten tot één heliumatoom. Daarbij komt veel energie vrij. Het probleem is dat de huidige kernfusiereactoren een lagere energieopbrengst hebben dan wat er in wordt gestopt. Wanneer de output hoger is dan de input, kan een machine enorme hoeveelheden schone energie produceren.

Een belangrijke uitdaging is om kernfusiereactoren zo efficiënt mogelijk te maken, waardoor de energieinput daalt. De Wendelstein 7-X kernfusiereactor is een stellarator, waarbij plasma door een gedraaide donut stroomt. Dit plasma heeft een temperatuur van circa honderd miljoen graden Celsius. De wetenschappers hopen te bewijzen dat de stellarator het plasma beter in evenwicht kan houden dan een zogenoemde tokamak-reactor (een niet-gedraaide donut). De voordelen van een stellarator zijn dat er geen elektrische stroom nodig is om het plasma op de juiste plek te houden en dat het plasma zijn natuurlijke vorm – door de gedraaide donutvorm – beter kan vasthouden.

Het plasma op de gevoelige plaat vastgelegd.

Het plasma op de gevoelige plaat vastgelegd.

Record
De Duitse fusiereactor is gisteren geactiveerd. De wetenschappers slaagden er in om plasma te creëren met één milligram heliumgas. Het plasma werd door sterke elektromagneten op zijn plek gehouden en bereikte een temperatuur van ongeveer één miljoen graden Celsius. Lang konden de onderzoekers niet van de show genieten, want het plasma verdween na een tiende van een seconde. In theorie moet de Wendelstein 7-X in staat zijn om dertig minuten achter elkaar te draaien. Als dit gebeurt, dan verbreekt de Wendelstein 7-X het record van de tokamak Tore Supra, dat op 6 minuten en 30 seconden staat.

Verschillende fusiereactoren
Wereldwijd werken er verschillende teams aan diverse fusiereactoren. De Wendelstein 7-X is de grootste stellarator ter wereld, die bestaat uit vijftig supergeleidende magneten. Sommige magneten zijn maar liefst 3,5 meter hoog. Ook Lockheed Martin werkt aan een fusiereactor, al wordt deze iets compacter. Het voordeel van een compacte fusiereactor – die niet groter is dan een straalmotor – is dat deze reactor gebruikt kan worden in vliegtuigen en ruimtevaartuigen. De Wendelstein 7-X is daarvoor te groot. En omdat een compacte fusiereactor tien keer zoveel stroom genereert als een tokamak, kan een compacte reactor tien keer kleiner zijn om dezelfde output te hebben.

Wanneer over op kernfusie-energie?
Kunnen we windmolens over tien jaar slopen, omdat we volledig overgaan op kernfusie-energie? Dat weet nog niemand. Er zijn in het verleden voorspellingen gedaan in welk jaar er voor het eerst energie wordt overgehouden aan kernfusie, maar die zijn tot op heden niet uitgekomen. Een ander goed voorbeeld is energiewinning uit thorium. Dit metaal werd de afgelopen jaren door de Volkskrant ‘energiewonder’ en door NRC ‘vermenigvuldiger van energie’ genoemd, maar het gaat nog zeker 20 tot 30 jaar duren voordat we thorium daadwerkelijk kunnen inzetten.