Met de Experimental Advanced Superconducting Tokamak is het Chinese onderzoekers gelukt om de hoogste temperatuur op aarde te creëren.

Onze zon draait er zijn hand niet voor om: kernfusie. In zijn binnenste wordt continu waterstof samengesmolten tot helium. En de energie die daarbij vrijkomt, houdt deze ster al miljarden jaren aan het branden. Wat als wij het trucje van de zon ook hier op aarde konden uitvoeren?

Verschillende landen werken al jaren hard aan deze ‘kunstmatige zonnen’ – kernfusiecentrales – die uiteindelijk meer energie moeten produceren dan ze verbruiken. Zo ook China met zijn Experimental Advanced Superconducting Tokamak (EAST).

En onlangs heeft EAST een succesje geboekt: binnenin de experimentele kernfusiereactor werd namelijk een temperatuur bereikt van meer dan 100 miljoen graden Celsius – dat is meer dan zes keer heter dan de kern van onze zon.

Lees ook: Kernfusie door de jaren heen

Fuserende kernen

Zoals gezegd, wekt onze zon zijn energie op door middel van kernfusie. In zijn binnenste heerst een extreem hoge temperatuur én een extreem hoge dichtheid. Daardoor kunnen atoomkernen van waterstof, die elkaar normaal gesproken afstoten omdat ze allemaal een positieve elektrische lading hebben, toch op elkaar knallen.

Daarbij smelten ze samen tot heliumkernen, die nét ietsje lichter zijn dan de oorspronkelijke waterstofatomen. En dat verschil in massa wordt omgezet in energie. Dit effect proberen onderzoekers na te bootsen in experimentele kernfusiereactoren, waaronder EAST, maar dat is op zijn zachtst gezegd geen makkie.

Donut

Een probleem bij kernfusie is namelijk dat geen enkel materiaal is opgewassen tegen de extreem hoge temperaturen die daarvoor nodig zijn. Gelukkig is daar in de jaren 50 door twee Russen een oplossing voor bedacht: een zogenaamde tokamak.

In deze donutvormige ruimte worden (waterstof)atomen geïnjecteerd en vervolgens tot extreem hoge temperaturen verhit, zodat plasma (geïoniseerd gas) ontstaat. Magnetische veldlijnen houden de deeltjes in dat plasma van de reactorwand af, zodat ze in de tokamak ‘zweven’. Bovendien koelt het plasma zo niet af door de veel koudere wand en raakt de reactorwand niet beschadigd door het hete plasma.

Ook de experimentele kernfusiereactor EAST heeft in het hart een tokamak (zie foto).

Sprankje hoop

In die tokamak is het onderzoekers nu gelukt om 10 seconden lang een temperatuur van meer dan 100 miljoen graden te halen. Wel kostte deze actie veel meer energie dan het opleverde. Terwijl de hoop natuurlijk is dat de fusiereactie uiteindelijk zelfonderhoudend is en de reactor meer energie genereert dan het verbruikt. Maar dit is weer een stapje richting de ‘zon op aarde’.

Bronnen: Chinese Academy of Sciences Headquarters, New Atlas, Jean-Paul Keulen (KIJK 4/2012)

Beeld: IPP

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!