De Europese organisatie voor fusieonderzoek, EUROfusion, heeft de succesvolle afronding aangekondigd van de derde en laatste experimentele campagne met deuterium-tritium (DTE3) op de Joint European Torus-fusiemachine (JET). De experimenten leverden belangrijke inzichten op over fusieprocessen en regeltechnieken onder vergelijkbare omstandigheden als en ter voorbereiding op toekomstige kernfusiecentrales. Ze vormen een grote stap voorwaarts in onze kennis over fusieplasma’s.
Energie opwekken met fusie
Fusie is het proces waarbij lichte atoomkernen samensmelten tot zwaardere kernen, waarbij enorme hoeveelheden energie vrijkomen. Dit is hetzelfde proces dat de zon en andere sterren aandrijft. Fusie heeft het potentieel om een schone, veilige en duurzame energiebron te zijn voor de toekomst, zonder broeikasgassen of radioactief afval.
Om fusie op aarde te realiseren, moeten wetenschappers en ingenieurs een extreem heet gas, een plasma, creëren en beheersen, waarin de atoomkernen kunnen botsen en fuseren. Dit vereist geavanceerde technologieën en complexe experimenten, die worden uitgevoerd op speciale machines die fusiereactoren worden genoemd.
Wat is JET en wat is er bereikt?
JET is de grootste en meest geavanceerde fusiereactor ter wereld, die wordt beheerd door de United Kingdom Atomic Energy Authority (UKAEA) in Culham, Verenigd Koninkrijk. JET is de enige bestaande faciliteit die kan werken met de hoogwaardige deuterium-tritium brandstofmix die in toekomstige fusiecentrales zal worden gebruikt. Deuterium en tritium zijn isotopen van waterstof, die gemakkelijker fuseren dan gewone waterstof.
De experimentele campagne bij JET werd uitgevoerd door meer dan 300 wetenschappers uit heel Europa die deelnamen aan EUROfusion, samen met technische en wetenschappelijke medewerkers van UKAEA. De campagne begon in 2021 en eindigde in 2023, en omvatte drie fasen van experimenten met verschillende hoeveelheden deuterium en tritium in het plasma.
De experimenten bij JET hebben fusiereacties in deuterium-tritium geoptimaliseerd en technieken ontwikkeld om brandstofretentie, warmteafvoer en materiaalevolutie te beheren. Dit heeft cruciale inzichten opgeleverd voor het ontwerp en de werking van toekomstige reactoren, zoals het internationale ITER-experiment en de DEMO demonstratiefusiecentrale.
Een van de hoogtepunten van de campagne was het reproduceren en verbeteren van de recordbrekende experimenten van JET uit 2021, toen het plasma een piekvermogen van 16 megawatt produceerde, het equivalent van 16.000 waterkokers die tegelijkertijd aanstaan. Bovendien leverden de experimenten nieuwe gegevens op die gebruikt kunnen worden om natuurkundige modellen te valideren op een grotere schaal met een hoogwaardige brandstofmix.
Wat zijn de volgende stappen?
De experimentele campagne van EUROfusion bij JET benadrukt de centrale rol van Europa in het bevorderen van fusieonderzoek en onderstreept het leiderschap van Europa in het wereldwijde streven naar schone, duurzame energie. Deze campagne markeert een belangrijke stap voorwaarts in de ontwikkeling van de technologieën en methodologieën die essentieel zijn voor toekomstige fusiecentrales.
De volgende grote uitdaging voor de fusiegemeenschap is het bouwen en bedienen van ITER, de grootste en meest ambitieuze fusiereactor ooit, die momenteel in aanbouw is in Zuid-Frankrijk. ITER is een internationaal project waaraan 35 landen deelnemen, waaronder de Europese Unie als gastheer en grootste bijdrager. ITER is ontworpen om 500 megawatt aan fusievermogen te produceren, tien keer meer dan het vermogen dat nodig is om het plasma te verwarmen.
De ervaringen en resultaten van JET zullen van onschatbare waarde zijn voor het succes van ITER, en uiteindelijk voor de realisatie van DEMO, de eerste demonstratiefusiecentrale die elektriciteit zal leveren aan het net. EUROfusion coördineert het Europese onderzoek naar DEMO, dat naar verwachting in de jaren 2050 operationeel zal zijn.
Fusie is een van de meest veelbelovende oplossingen voor de wereldwijde energie- en klimaatcrisis. Met de succesvolle afronding van de JET-campagne heeft EUROfusion een belangrijke mijlpaal bereikt in de zoektocht naar schone, veilige en onbeperkte energie uit fusie.
