Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!
Vandaag heeft de Franse president Emmanuel Macron het startschot gegeven voor de constructie van het hart van testkernfusiereactor ITER.
Een belangrijke volgende stap in de bouw van de experimentele kernfusiereactor ITER is vandaag gezet. President Emmanuel Macron heeft – samen met leiders uit de Europese Unie, China, India, Japan, Korea, Rusland en de Verenigde Staten – het begin van de bouw van de tokamak officieel ingeluid. In dit donutvormige vat, bestaande uit negen segmenten van 15 meter hoog, moeten over een paar jaar de daadwerkelijke kernfusiereacties gaan plaatsvinden.
Lees ook:
- Drie concurrenten van ITER
- Hoogste temperatuur op aarde gecreëerd
- Tijdlijn: geschiedenis en toekomst van ITER
In het kort: kernfusie
Onze zon wekt energie op door middel van kernfusie, waarbij waterstof wordt samengesmolten tot helium. In het 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. Ze smelten dan samen tot heliumkernen, die nét ietsje lichter zijn dan de oorspronkelijke waterstofatomen. Dat verschil in massa wordt omgezet in energie die de zon al miljarden jaren aan het branden houdt. Dit trucje proberen verschillende landen al jaren op aarde uit te voeren. Er wordt dan ook hard gewerkt aan ‘kunstmatige zonnen’ (kernfusiecentrales) die meer energie moeten produceren dan ze verbruiken.
Geen meltdown
Als er een manier is om schone energie op te wekken dan is het wel via kernfusie. Er komt immers geen koolstofdioxide bij vrij. Bovendien is een nucleaire meltdown uitgesloten bij kernfusie; op het moment dat er iets fout gaat, stopt de reactie simpelweg. Tot slot heb je met veel minder kernafval te maken dan bij kernsplitsing. Niet zo gek dus dat kernfusie de grote hoop van de toekomst is.
Alleen een kernfusiereactor stamp je niet zomaar even uit de grond; in 2010 ging de bouw van ITER van start en in december 2017 werd bekend dat die halverwege was. En voordat er experimentele kernfusiereacties zullen plaatsvinden in de reactor ben je ook weer heel wat jaren verder (lees: Tijdlijn: geschiedenis en toekomst van ITER). Toch is vandaag de belangrijkste fase van ‘s werelds grootste en duurste wetenschappelijke project van start gegaan, want de montage van de tokamak kan nu eindelijk beginnen.
In de afgelopen maanden zijn ter voorbereiding op de assemblage gigantische componenten in Frankrijk aangekomen. Ze zijn het resultaat van meer dan vijf jaar fabricage in bedrijven, universiteiten en nationale laboratoria over de hele wereld. Veel van die onderdelen wegen enkele honderden tonnen en zijn meer dan 15 meter lang. En die moeten nu met uiterste precisie op elkaar worden aangesloten; het gaat hier om milli- of zelfs micrometerwerk. Eenmaal compleet bestaat de tokamak uit maar liefst één miljoen componenten.
Logistieke puzzel
“Ik werk mijn hele leven al in dit veld en het raakt me om te zien dat de componenten, waarvan ik de fabricage al heel lang heb gevolgd, nu op hun bestemming zijn en er wordt begonnen aan de constructie van het apparaat zelf”, zegt hoogleraar kernfusie Marco de Baar.
Al die onderdelen op hun plek krijgen, was en is nog steeds een enorme uitdaging, benadrukt De Baar die eveneens directeur is van het Nederlandse onderzoeksinstituut DIFFER dat samenwerkt met ITER. “Veel van de componenten zijn in de constructie- en testfase en het idee is eigenlijk dat er een continue stroom van onderdelen naar ITER plaatsvindt. Daarbij moeten de fabricage en het transport van de componenten zijn afgestemd op de bouw van de tokamak. En dat is een logistieke puzzel zonder weerga.”
Het hart van ITER
Er moeten dan ook nog veel onderdelen worden gebouwd, vertelt De Baar. “En dan ben je heel erg afhankelijk van de lokale COVID-situatie en de regelgeving, en dat kan nog wel eens een probleem gaan worden.” Als alles meezit, is de ‘basis-tokamak’ over vijf jaar klaar. “Dan hebben we een machine waarin we waterstofgas kunnen ioniseren en kunnen opsluiten, en de plasmakolom kunnen vormen en op zijn plek houden. Als dat werkt, dan kunnen we beginnen aan de volgende fase.”
Die fase houdt onder meer in ‘echt’ plasma van deuterium en tritium in de reactor te brengen. Hiermee moet ITER tien keer zoveel energie produceren als nodig is om het plasma te verhitten. Maar first things first: eerst die tokamak – het hart van ITER – in elkaar zetten. Daarmee neemt het ITER-team al een enorme horde.
Bronnen: ITER (persbericht), Marco de Baar, Gieljan de Vries, Jean-Paul Keulen (KIJK 1/2019)
Beeld: ITER