Nederlandse wetenschappers hebben een wereldprimeur in fusieonderzoek: plasma-uitlaatstromen zijn nu beter controleerbaar en de hitte op reactorwanden tien keer lager, een cruciale stap richting stabiele, commerciële fusiecentrales.
Een internationale doorbraak brengt de droom van kernfusie weer een stap dichterbij. In de Britse onderzoeksreactor MAST Upgrade is voor het eerst bewezen dat een innovatief afvoersysteem, de zogenoemde Super-X divertor, de extreme hittebelasting op de reactorwand met een factor tien kan verlagen.
De resultaten, onder leiding van Nederlandse onderzoekers, zijn gepubliceerd in de toptijdschriften Nature Energy en Communications Physics en markeren volgens experts een historische stap in de beheersing van plasma-uitlaatstromen.
Hitte die geen enkel materiaal kan verdragen
Fusiecentrales moeten plasma – een superheet gas van waterstofbrandstof – vasthouden op temperaturen die heter zijn dan de zon. Daarbij worden wanden blootgesteld aan temperaturen van ruim 10.000 graden Celsius en een constante regen van geladen deeltjes.
De component die dit geweld moet weerstaan is de zogenaamde divertor. Zonder een robuuste oplossing zou geen enkel materiaal deze omstandigheden overleven. Het ontwerpen van een betrouwbare uitlaat geldt daarom als een van de grootste technische hordes op weg naar commerciële fusie-energie.
Slim ontwerp met langere ‘benen’
De Super-X divertor, ontwikkeld bij de UK Atomic Energy Authority, biedt hiervoor een oplossing. Het ontwerp verlengt de ‘benen’ van de uitlaat waardoor het plasma meer ruimte en tijd krijgt om af te koelen voordat het een vast oppervlak raakt.
“Dat we nu kunnen laten zien dat de warmtelast met een factor tien kan worden teruggebracht, is een enorme stap vooruit,” zegt Kevin Verhaegh, hoofdauteur en momenteel onderzoeker aan de TU Eindhoven.
“Zelfs een bescheiden verlenging van de divertor levert al grote voordelen op. Dat maakt de techniek ook praktisch toepasbaar in toekomstige fusiecentrales.”
Wereldprimeur met Nederlandse leiding
De experimenten op MAST Upgrade vormen een wereldprimeur: voor het eerst is aangetoond dat de Super-X configuratie de uitlaat kan reguleren zonder dat dit ten koste gaat van de kern van het plasma – precies daar waar de fusie plaatsvindt.
Ook bleek dat de nieuwe configuratie aanzienlijk eenvoudiger te beheersen is dan traditionele ontwerpen. Dat geeft ontwerpers van toekomstige reactoren meer speelruimte om prestaties en technische complexiteit in balans te brengen.
Bob Kool (DIFFER en TU/e) benadrukt: “Dit is een grote stap in het oplossen van het uitlaatprobleem. Uiteindelijk brengt dit ons dichter bij het realiseren van kernfusie als duurzame energiebron.”
Een koel hoofd in een heet vakgebied
De Super-X divertor maakt een van de grootste obstakels voor fusie-energie beheersbaar. Dankzij de leidende rol van Nederlandse onderzoekers is nu bewezen dat plasma-uitlaatstromen tien keer beter kunnen worden gecontroleerd – zonder de kern van het plasma te verstoren.
Daarmee komt de belofte van schone, veilige en vrijwel onuitputtelijke energie dichterbij dan ooit.
