Toekomstige fusiereacties in tokamaks zouden veel meer energie kunnen produceren dan eerder werd gedacht, dankzij baanbrekend nieuw onderzoek waaruit blijkt dat de fundamentele wet voor dergelijke reactoren verkeerd is. Kernfusie kan meer!
Uit een onderzoek door natuurkundigen van het Zwitserse plasmacentrum van de École Fédérale Polytechnique de Lausanne (EFPL) bleek dat de maximale dichtheid van waterstofbrandstof ongeveer twee keer de Greenwald-limiet is, een schatting verkregen uit experimenten van meer dan 30 jaar geleden.
De ontdekking dat fusiereactoren inderdaad kunnen werken bij waterstofplasmadichtheden die veel hoger zijn dan de Greenwald-limiet waarvoor ze zijn ontworpen, zal van invloed zijn op de werking van de enorme ITER-tokamak die in aanbouw is in Zuid-Frankrijk en zal grote invloed hebben op de ontwerpen van ITER's opvolgers, genaamd Demonstration elektriciteitscentrale ((DEMO) Thermonuclear Demonstration Power Plant), meldde natuurkundige Paolo Ricci van het Zwitserse plasmacentrum.
Ricci is een van de leiders van het onderzoeksproject, dat theoretisch werk combineert met de resultaten van ongeveer een jaar van experimenten in drie verschillende thermonucleaire reactoren in heel Europa - EPFL's Tokamak à Configuration Variable (TCV), de Joint European Torus (JET) in Culham in het Verenigd Koninkrijk, en tokamak met de modernisering van een axisymmetrische divertor (ASDEX) aan het Institute of Plasma Physics vernoemd naar Max Planck in Garching in Duitsland.
Donutvormige tokamaks zijn een van de meest veelbelovende fusiereactorontwerpen die kunnen worden gebruikt om elektriciteit voor het net op te wekken. Wetenschappers hebben meer dan 50 jaar gewerkt om gecontroleerde fusie mogelijk te maken. In tegenstelling tot kernsplijting, die energie produceert door grote atoomkernen te splijten, kan kernfusie nog meer energie genereren door zeer kleine kernen samen te smelten.
Het fusieproces produceert veel minder radioactief afval dan nucleair, en de neutronenrijke waterstof die het als brandstof gebruikt, is relatief eenvoudig te verkrijgen. Hetzelfde proces drijft sterren als de zon aan, dus gecontroleerde fusie is vergeleken met een "ster in een pot", maar aangezien de zeer hoge druk in het hart van een ster op aarde niet mogelijk is, vereisen fusiereacties hier hogere temperaturen dan op de zon.
De temperatuur in een TCV-tokamak kan bijvoorbeeld meer dan 120 miljoen °C bedragen - bijna 10 keer de temperatuur van de thermonucleaire kern van de zon, die ongeveer 15 miljoen °C is.
Verschillende projecten op het gebied van fusie-energie bevinden zich nu in de kritieke fase en sommige onderzoekers denken dat de eerste tokamak die elektriciteit opwekt voor het net tegen 2030 operationeel zou kunnen zijn. Meer dan 30 regeringen over de hele wereld financieren ook de ITER-tokamak, die in 2025 zijn eerste experimentele plasma zal produceren. ITER is echter niet ontworpen om elektriciteit op te wekken. Maar op ITER gebaseerde tokamaks, die DEMO-reactoren zullen worden genoemd, zijn al in ontwikkeling en zouden tegen 2051 operationeel kunnen zijn.
Als u Oekraïne wilt helpen in de strijd tegen de Russische bezetters, kunt u dat het beste doen door te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook:
- Science Fiction Review: Jet Thrust 'Bassard Collector' - echt of niet?
- Een nieuw ontdekt hybride deeltje kan een revolutie teweegbrengen in de elektronica