Amerikaans fusiebedrijf licentieert cryogene brandstoftechnologie van Oak Ridge

Een Amerikaans kernfusiebedrijf heeft toegang gekregen tot vier geavanceerde brandstoftechnologieën van het gerenommeerde Oak Ridge National Laboratory (ORNL). Type One Energy tekende de licentieovereenkomst op woensdag 5 augustus tijdens een workshop in de Amerikaanse staat Tennessee. De technologieën moeten het mogelijk maken om fusiereactoren continu en veilig van brandstof te voorzien, iets wat tot nu toe een van de grootste praktische obstakels is voor commerciële fusie-energie.

Bevroren korrels waterstof

Fusiereactoren wekken energie op door twee vormen van waterstof, deuterium en tritium, bij extreme temperaturen samen te smelten. Om de reactie gaande te houden, moet er voortdurend nieuwe brandstof worden toegevoegd. Eén van de meest doeltreffende methoden daarvoor is cryogene pelletinjectie. Daarbij wordt waterstof bevroren tot piepkleine korreltjes, slechts een paar graden boven het absolute nulpunt, die vervolgens met hoge snelheid het plasma worden ingeschoten. Dat werkt beter dan het inspuiten van gas, omdat de korrels dieper in het hete plasma doordringen voordat ze verdampen. "Onze voortdurende samenwerking met Oak Ridge National Laboratory versnelt de commercialisering van fusie-energie", zegt John Canik, wetenschappelijk directeur van Type One Energy.

Vier technologieën tegen praktische obstakels

De licentie omvat vier uitvindingen van ORNL die knelpunten in de brandstofcyclus moeten oplossen. De eerste is een gasgeweer dat bevroren brandstofkorrels afvuurt en daarbij veilig omgaat met het radioactieve tritium. Het apparaat past de korrelgrootte in real time aan en gaat langer mee dan bestaande systemen. De tweede uitvinding is een schroefextruder die continu nieuwe bevroren brandstofkorrels produceert, ook met tritium als grondstof. Het systeem houdt de radioactieve stof volledig ingesloten en werkt met verschillende brandstofmengsels en temperaturen. Daarnaast levert ORNL een drukontlastklep die het systeem beschermt tegen gevaarlijke drukopbouw bij temperaturen onder de 20 kelvin, omgerekend zo'n 253 graden onder nul. De herbruikbare klep voorkomt schade aan afdichtingen en maakt het geheel veiliger. De vierde technologie is een gesloten kringloopsysteem dat ongebruikte bevroren brandstof terugwint, weer omzet in gas en opnieuw verwerkt tot korrels. Dat beperkt brandstofverspilling en de hoeveelheid radioactief materiaal die in het systeem aanwezig moet zijn.

Op weg naar een werkende fusiecentrale

Waar deuterium volop voorhanden is, is tritium schaars, radioactief en lastig te verwerken. Volgens ORNL kunnen bestaande systemen voor pelletinjectie niet de hoeveelheden brandstof produceren die nodig zijn voor een commerciële fusiecentrale. De nieuwe technologieën moeten dat gat dichten. Ze zijn bestemd voor het stellarator-ontwerp van Type One Energy, waarbij complexe magnetische velden het hete plasma op zijn plek houden. Het bedrijf werkte eerder al met ORNL samen aan onder meer een testfaciliteit voor hoge hittebelasting. Directeur Stephen Streiffer van ORNL noemt Type One Energy een gewaardeerde partner. "Deze licentie is een spannende volgende stap in onze samenwerking, waarmee ons brandstofonderzoek de praktijk in gaat", aldus Streiffer.