Kernfusiereactor Wendelstein 7-X moet een alternatieve weg naar kernfusie gaan verkennen. Nu is er voor het eerst het juiste type plasma in gebracht.

Gisteren mocht Angela Merkel tussen alle hoofdpijndossiers door eindelijk weer eens iets leuks doen: met een druk op de knop zorgde ze ervoor dat er waterstofplasma in de experimentele kernfusiereactor Wendelstein 7-X belandde. En daarmee gaf de Duitse bondskanselier (die overigens is gepromoveerd in de natuurkunde) het startschot voor een belangrijke nieuwe fase van het experiment.

Bondskanselier Angela Merkel bekijkt het resultaat van haar druk op de knop op een monitor.

Tokamak versus Stellerator

Wendelstein is, net als het internationale project ITER en allerlei andere experimenten, een reactor die een stap moet vormen richting kernfusie als energiebron. Bij kernfusie wordt energie opgewekt door lichte elementen samen te smelten tot zwaardere. Grote voordelen ten opzichte van kernsplitsing – de methode die onze huidige kerncentrales gebruiken – zijn dat brandstof ruimer voorhanden is en radioactief afval een veel minder groot probleem vormt. Bovendien is er bij kernfusie geen kans op een meltdown.

Het bekendste ontwerp om kernfusie voor elkaar te boksen, dat onder meer door ITER wordt gebruikt, is de zogenoemde tokamak. Dit is een donutvormige ruimte waarin zich geïoniseerde waterstof bevindt: het plasma. Dit plasma wordt bij dit type reactor op zijn plek gehouden door een combinatie van magnetische velden en een stroom die erdoorheen wordt gejaagd.

Wendelstein gebruikt echter een ander ontwerp, de Stellarator, dat in 1950 werd bedacht door natuurkundige Lyman Spitzer. Ook hierbij is er sprake van een donutvormige ruimte, maar er gaat geen stroom door het plasma. In plaats daarvan houdt een complex systeem van zeventig supergeleidende magneten (de grillige blauwe ringen in het plaatje hieronder) het plasma (geel) in bedwang:

Het grote voordeel van het Stellarator-ontwerp is dat het plasma hierin continu kan bestaan, terwijl een tokamak steeds aan en uit gezet moet worden. Op dat punt zijn we echter nog niet. Het ‘plasma van Merkel’ van gisteren bleef slechts een kwart seconde in stand. Na een geplande upgrade in maart moet een levensduur van 10 seconden in beeld komen, die in de jaren daarna wordt opgekrikt richting een halfuur.

Schoonmaakplasma

In december was overigens ook al op tal van plekken te lezen dat Wendelstein was opgestart. Toen ging het echter nog om een plasma van helium, dat makkelijker is te verhitten en het voordeel heeft dat het de reactor van binnen ‘schoonmaakt’. Kernfusiereacties zullen in zo’n plasma echter niet optreden. Met de druk op de knop van gisteren zit eindelijk het type plasma in de machine waar het écht om gaat: een waterstofplasma.

Waterstofplasma in Wendelstein 7-X

Belangrijk om te weten is verder dat Wendelstein niet is gebouwd om energie op te wekken. De functie van de reactor is, in de woorden van het Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, om “te onderzoeken in hoeverre deze configuratie geschikt is om gebruikt te worden in een krachtcentrale”. Een kernreactor met het Stellarator-ontwerp die daadwerkelijk stroom aan het net levert, is dus nog even toekomstmuziek.

Lees het KIJK-artikel ‘Kernfusie outside the box’ via Blendle voor een overzicht van andere methodes om kernfusie voor elkaar te krijgen.

Bronnen: Max-Planck-Institut für Plasmaphysik, AP via Phys.org

Beeld: IPP