Duitsland injecteerde net nieuwe hoop in de kernfusie Power Dream

Duitse wetenschappers hebben woensdag met succes waterstofplasma ingepakt, waardoor de wereld een stap dichterbij de utopische droom van kernfusie-energie kwam.

Bondskanselier Angela Merkel duwde de rode knop op de Wendelstein 7-X stellarator, of W7-X, en schopte een reactieaantal af dat waterstof met de kracht van 6.000 microgolven opwond. Het plasma was slechts een fractie van een seconde aanhoudend. Het experiment werd aangekondigd als een succes.

Kernfusie is de tegengestelde reactie op de splijting die de kerncentrales van vandaag aandrijft. Terwijl splijtingsreactoren zware uraniumatomen afbreken en de energie opvangen die door dat proces vrijkomt, brengt fusie-energie twee lichtere atomen samen en vormt een enkele, zwaardere.

Waterstofversmelting is wat de zon en de sterren aandrijft. Het bouwen van een fusie-energiecentrale hier op aarde is gelijk aan het maken van een kleine zon en het op onze wereld te houden. Dat is een buitengewoon moeilijke taak, want zonder de druk die wordt veroorzaakt door de enorme massa van de sterren, zou de temperatuur die nodig is om de reactie op deze planeet te starten vele malen heter moeten zijn dan die in het centrum van de zon.

Als ze worden gebruikt, kan fusie de wereld vele malen van stroom voorzien op een brandstof van zeewater, zonder het risico van nucleaire meltdown en heel weinig afval. Het is geen wonder dat het doel zoveel globale hulpbronnen heeft verbruikt, ondanks deze trage vooruitgang.

Een internationale inspanning, bekend als ITER, heeft tot nu toe miljarden gekost en werd geplaagd door frustratie en vertragingen. Eens voorspeld om tegen 2016 plasma te produceren, is dat doel op de lange baan geschoven - misschien voor onbepaalde tijd.

"Ik verwacht nu dat ik mijn volledige professionele carrière zal besteden voordat ik een fatsoenlijk plasma zal zien in ITER," vertelde een fysicus van de faciliteit De New Yorker.

Het Duitse initiatief, gevestigd aan het Max Planck Instituut voor Plasmafysica in Greifswald, heeft hetzelfde doel als ITER: een stabiele, bevatte waterstoffusiereactie. Ze zijn echter gebaseerd op twee verschillende apparaten.

Fusiereacties omvatten de productie van een oververhit geïoniseerd gas, bekend als plasma. Bij miljoenen graden Celsius is plasma te warm om door enig materiaal op aarde te worden ingesloten. De beste ideeën om dit plasma in te dammen, zijn door het in een vacuüm in donutvorm te laten circuleren door krachtige onderkoelde magneten. De twee bovenste ontwerpen voor dit apparaat zijn de tokamak en de stellarator, zie hieronder:

De tokamak, die de basis vormt voor ITER, werd voor het eerst voorgesteld door Sovjetfysici in de jaren vijftig. Het is eenvoudiger in ontwerp dan de stellarator, maar veel complexer in gebruik.

De stellarator, die in het Duitse experiment werd gebruikt, heeft een veel gecompliceerder ontwerp en kon niet worden gebouwd zonder supercomputervermogen dat pas in de jaren tachtig beschikbaar kwam.

Het succes van deze week in Duitsland is een signaal dat de stellarator de tokamak inhaalt en wellicht zelfs heeft overtroffen in de race naar commerciële kernfusie.

De Duitse W7-X kost $ 440 miljoen. Het project heeft in twee decennia meer dan een miljard dollar gekost. Het doel is om het apparaat op te voeren zodat het waterstoffusiereacties langer en langer kan volhouden, tot 30 minuten. De betrokken wetenschappers hopen dat deze mijlpaal in 2025 zal zijn bereikt.