Onderzoekers in de Verenigde Staten zijn er na drie jaar in geslaagd een supergeleidende elektromagneet op te voeren tot een veldsterkte van twintig tesla. Een dergelijke supersterke magneet is noodzakelijk voor de bouw van een kernfusiecentrale.
In de zoektocht naar volledig schone energieopwekking geldt kernfusie als de ultieme belofte.
Een van de hindernissen was echter dat het maar niet lukte om een supergeleidende magneet op relatief hoge temperatuur te laten werken, zodat er meer energie uitkomt dan erin wordt gestoken. Die hindernis hebben de onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT), nabij Boston, en de startup Commonwealth Fusion Systems (CFS) nu genomen, hebben ze woensdag bekendgemaakt.
Nieuwsbrief
Vind je dit een interessant artikel? Abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief!
Extreem hoge temperaturen
De brandstof die wordt gebruikt om fusienergie op te wekken, komt uit water. 'De hoeveelheid potentieel beschikbare energie is immens', zegt Maria Zuber van MIT in een persbericht: water is immers overal en altijd voorhanden. 'We moeten alleen nog uitzoeken hoe we dat op de beste manier kunnen inzetten.'
Bij kernfusie versmelten twee atomen tot een groter atoom. Daarbij komen enorme hoeveelheden energie vrij. Maar het is alsof je de zon in een fles stopt: de temperaturen die nodig zijn om kernfusie te bereiken, zijn zo extreem hoog zijn dat elk denkbaar materiaal direct zou smelten.
Magnetische velden
Om dat hete plasma in toom te houden, wordt daarom gebruikgemaakt van magnetische velden. Voor die magnetische insluiting wordt in de regel een tokamak gebruikt, een reactor in de vorm van een donut.
De startup CFS werkt met hulp van MIT ook aan een tokamak. Dankzij een nieuw, supergeleidend materiaal kunnen zij nu echter een sterker magnetisch veld bereiken in een kleiner apparaat. Hadden ze hetzelfde resultaat willen boeken met de conventionele techniek, dan had de magneet veertig keer zo groot moeten zijn.
Dat materiaal waaruit de magneet bestaat, is al supergeleidend bij -253.15 ° Celsius. ITER, de in aanbouw zijnde kernfusiecentrale in Frankrijk, gebruikt materialen die pas supergeleidend zijn bij een temperatuur van -267 graden Celsius. De Amerikanen verwachten dan ook dat hun vinding beter in staat zal zijn het plasma vast te houden, zodat een kleine en goedkopere reactor volstaat voor hetzelfde resultaat.
Demonstratiemodel
Nu het de onderzoekers is gelukt een relatief kleine, werkende magneet te bouwen, gaan ze verder met het ontwikkelen van een volledig demonstratiemodel, Sparc. Die hopen ze in 2025 te hebben voltooid. De volgende stap is dan de bouw van ARC, een compacte kernfusiereactor die ongeveer half zo groot moet worden als die van ITER in Frankrijk.
'Zowel wetenschappelijk als technologisch is het een enorme uitdaging om kernfusie voor elkaar te krijgen', zegt Dennis Whyte, die als directeur van MIT’s Plasma Science and Fusion Center aan de ontwikkeling van SPARC meewerkt. 'Maar als het eenmaal lukt, dan hebben we 'een onuitputtelijke, CO2-vrije bron van energie voorhanden die je overal en altijd kunt inzetten.'
Beeld: MIT
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.