Kernfusie belooft vrijwel onuitputtelijke schone energie, maar één zeldzame brandstof dreigt de doorbraak al jaren af te remmen. Juist dat probleem krijgt nu steeds meer aandacht en kan bepalend zijn voor de eerste commerciële fusiecentrales.
Kernfusie wordt vaak gezien als de heilige graal van schone energie. Meestal gaat alle aandacht uit naar de reactoren zelf, de extreem hoge temperaturen en de krachtige magneten die het plasma in bedwang moeten houden. Maar er is nóg een probleem dat minstens zo belangrijk is: de brandstof.
Voor vrijwel alle veelbelovende fusiecentrales is tritium onmisbaar. Deze zeldzame, radioactieve waterstofisotoop is echter nauwelijks beschikbaar en lastig veilig te produceren, verwerken en hergebruiken. Juist om dat probleem aan te pakken hebben de United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA) en het Italiaanse energieconcern Eni een nieuw bedrijf opgericht: RH3OVA.
Tritium is schaars én lastig te verwerken
De meeste fusiecentrales die momenteel worden ontwikkeld, gebruiken een mengsel van de waterstofisotopen deuterium en tritium. Deuterium is relatief eenvoudig uit zeewater te winnen, maar tritium is een heel ander verhaal. Het komt in de natuur vrijwel niet voor, is radioactief en vraagt om een uiterst zorgvuldige verwerking.
Dat maakt de brandstofcyclus misschien wel een van de grootste uitdagingen voor commerciële kernfusie. Exploitanten van toekomstige fusiecentrales moeten vrijwel iedere gram tritium na gebruik terugwinnen, zuiveren en opnieuw inzetten. Lukt dat niet efficiënt, dan lopen de kosten snel op en wordt grootschalige toepassing van kernfusie een stuk lastiger.
Lees ook: Fusie-energie voor het eerst rechtstreeks omgezet in elektriciteit
Digitale modellen moeten fouten voorkomen
RH3OVA wil zich volledig richten op dat onderdeel van kernfusie. Het bedrijf ondersteunt organisaties bij alles wat met de tritiumbrandstofcyclus te maken heeft: van de eerste haalbaarheidsstudies en het ontwerp van installaties tot de uiteindelijke ingebruikname en het beheer ervan.
Daarbij speelt digitalisering een belangrijke rol. Met digitale procesmodellen, gebaseerd op gegevens uit bestaande fusie-experimenten, kunnen complete brandstofstromen vooraf worden gesimuleerd. Zo kunnen ontwerpers mogelijke knelpunten en veiligheidsrisico’s al opsporen voordat ze een installatie bouwen.
Die aanpak past binnen een bredere ontwikkeling in de industrie. Steeds meer bedrijven zetten zogenoemde digital twins in om complexe systemen efficiënter en betrouwbaarder te ontwerpen.
Ervaring uit veertig jaar fusieonderzoek
De samenwerking brengt twee complementaire expertises samen. UKAEA beschikt over tientallen jaren ervaring met tritium, onder meer dankzij de exploitatie van de Joint European Torus (JET), jarenlang de krachtigste deuterium-tritiumfusiereactor ter wereld. Die installaties leverden niet alleen wetenschappelijke doorbraken op, maar ook waardevolle kennis over het veilig omgaan met fusiebrandstoffen.
Eni voegt daar zijn ervaring aan toe op het gebied van grootschalige industriële projecten, digitalisering en de ontwikkeling van nieuwe energietechnologieën. Eerder kwamen beide partijen al overeen om samen de H3AT Tritium Loop Facility te bouwen. In deze onderzoeksfaciliteit testen onderzoekers processen rondom de tritiumbrandstofcyclus.
Zonder brandstof geen kernfusie
Met de oprichting van RH3OVA bereiden UKAEA en Eni zich voor op een toekomst waarin steeds meer bedrijven de stap willen zetten van experimentele reactoren naar commerciële elektriciteitscentrales.
Hoewel kernfusie vaak wordt geassocieerd met spectaculaire plasma’s en indrukwekkende temperatuurrecords, kan juist de beschikbaarheid van tritium uiteindelijk bepalen hoe snel de technologie werkelijkheid wordt. Zonder een betrouwbare manier om deze schaarse brandstof te produceren, terug te winnen en opnieuw te gebruiken, blijft commerciële kernfusie simpelweg buiten bereik.
RH3OVA laat zien dat de toekomst van kernfusie niet alleen draait om natuurkundige doorbraken, maar ook om de praktische vraag hoe de brandstof veilig en efficiënt kan worden beheerd.
