De droom van kernfusie: onbeperkte energie zonder afval

Decennialang droomt de wetenschappelijke gemeenschap van kernfusie. Een proces dat, als het wordt bereikt, een schone en praktisch oneindige energiebron kan worden. In de loop der jaren hebben laboratoria over de hele wereld gewerkt om te begrijpen hoe dit fenomeen werkt en vooral hoe het uit te voeren om onze energiebehoeften op te lossen.

De onderzoekers beweren dat we heel dichtbij zijn naar de ontstekingsdrempel . Dat wil zeggen, vanaf het moment dat de geproduceerde energie groter is dan de energie die werd gebruikt om de reactie te veroorzaken. Net als bij andere gelegenheden laten ingenieurs en wetenschappers zich inspireren door de mechanismen die de natuur gebruikt om oplossingen te bieden voor de behoeften van de mens. Om precies te zijn, een kernfusiereactor bootst de verschijnselen na die zich voordoen in de kern van sterren.

De droom van kernfusie: onbeperkte energie zonder afval

De natuurlijke samensmelting van sterren nabootsen

Ingenieurs en wetenschappers die werken aan het ontwerp en de bouw van experimentele kernfusiereactoren proberen na te bootsen wat er in sterren gebeurt om een ​​grote hoeveelheid energie te verkrijgen.

Bijvoorbeeld, de EAST-project (Experimental Advanced Superconducting Tokamak) , ontwikkeld door China en bekend als wat een "kunstmatige zon" zou kunnen zijn, heeft tot doel bijna onbeperkte schone energie te creëren. “De recente operatie legt een solide wetenschappelijke en experimentele basis voor de werking van een fusiereactor,” Gong Xianzu, een onderzoeker aan het Instituut voor Plasmafysica van de Chinese Academie van Wetenschappen, die het laatste experiment leidde, vertelde Xinhua.

Een kunstmatige zon die de temperatuur van de zon gedurende meer dan 17 minuten met vijf heeft vermenigvuldigd, tot temperaturen van 70 miljoen graden Celsius. Een proces dat geen fossiele brandstoffen nodig heeft en geen resten achterlaat.

JET-reactor

Maar het is niet het enige wetenschappelijke experiment dat de manier waarop de zon zichzelf voedt nabootst. De in het VK gevestigde Joint European Torus (JET)-reactor heeft onlangs de deur geopend voor schone en bijna onbeperkte energie door te produceren 59 megajoule energie tijdens een uitbarsting van kernfusie van 5 seconden. Een cijfer dat een verdubbeling betekent van het vorige record van 21.7 megajoule dat in 1997 door de faciliteit werd neergezet.

Het proces dat sterren aandrijft, brengt waterstofatomen samen bij temperaturen die tien keer hoger zijn dan die van de zon, die zich vervolgens aan elkaar binden om een ​​grote hoeveelheid energie vrij te maken. "We hebben laten zien dat we een minister in onze machine kunnen maken en deze daar vijf seconden kunnen houden en een hoge doorvoer kunnen krijgen, wat ons echt in een nieuw rijk brengt", verklaarde Dr. Joe Milnes, Operations Manager JET Reactor Laboratory. .

Een van de grootste voordelen van kernfusie is dat er geen overvloed aan brandstoffen nodig is en dat de hoeveelheden afval die het genereert klein zijn , kortlevend radioactief afval . Bovendien produceert het geen broeikasgassen.

Reactor JET

JET-reactor

lasergestuurde kernfusie

De beloften van kernfusie worden door velen gezien als de antwoord op de energiecrisis we gaan er nu doorheen. Hoewel sommige mensen de overstap naar zelfverbruik op zonne-energie al hebben gemaakt, hebben experimenten die zijn opgezet in de National Ignition Facility (NIF) in het Lawrence Livermore National Laboratory in Californië, VS, een manier gevalideerd om kernenergie te produceren uit lasergestuurde fusie.

Een mijlpaal die op de cover van de tijdschrift Nature , waarin wordt aangetoond dat het plasma wordt gecomprimeerd en verwarmd, in staat om zijn eigen warmte te leveren. Net als de hierboven aangehaalde onderzoeken, proberen de ingenieurs en natuurkundigen die bij dit project zijn betrokken, na te bootsen wat er in sterren gebeurt.

Een van de meest cruciale stappen is om een ​​netto-generator van energie te hebben, "een brandend plasma waarin kernfusie de belangrijkste warmtebron is om de brandstof in een plasmatoestand heet genoeg te houden om verdere fusiereacties mogelijk te maken." ”. Alex Zylstra en zijn team hebben deze grote stap in het laboratorium weten te zetten. Het experiment dat in Nature wordt beschreven, maakt gebruik van de energie van 192 laserstralen om de binnenkant van een holle cilinder zeer snel te verwarmen, waardoor röntgenstralen worden gegenereerd. Als gevolg daarvan versmelten de waterstofisotopen "waardoor een neutron en een alfadeeltje ontstaan, dat de kern is van een heliumatoom. De alfadeeltjes botsen met het plasma, waardoor de brandstof zichzelf opwarmt.”

Wetenschappers begonnen bijna 50 jaar geleden aan kernfusie te werken, rond die tijd ontstonden de eerste magnetische opsluitingstechnieken. Ondanks de vorderingen die in deze studies worden genoemd, zijn er echter nog steeds enorme uitdagingen die moeten worden opgelost voordat een commerciële kernfusiereactor het levenslicht kan zien.