Canadees bedrijf bereikt fusiemijlpaal zonder lasers of supermagneten

Kernfusie-energie geldt al decennia als de heilige graal van schone stroom: je laat atoomkernen samensmelten, net als in de zon, en krijgt daar enorme hoeveelheden energie voor terug. Het probleem is altijd geweest hoe je een plasma heet en dicht genoeg krijgt zonder bakken energie te verspillen. Het Canadese bedrijf kernfusie-specialist General Fusion claimt nu een wereldprimeur: met een compleet andere aanpak dan gangbare laboratoria haalde het de internationaal erkende mijlpaal van 1 kiloelektronvolt, een maat voor de temperatuur van het plasma die overeenkomt met ruim 12 miljoen graden Celsius.

Het experiment vond plaats in de testopstelling Lawson Machine 26 (LM26), vlak voor het moment van maximale compressie. Tot nu toe lukte het behalen van deze drempel alleen met reusachtige supergeleidende magneten of extreem krachtige lasers, technieken die gebruikt worden door de bekendere fusieprojecten ter wereld. Slechts een handvol experimentele reactoren is ooit boven de 1 keV uitgekomen.

Plasma pletten met een metalen wand

General Fusion kiest voor een geheel andere methode, die het zelf Magnetische doelfusie noemt. Daarbij wordt een magnetisch ingesloten plasma in een kamer gespoten, waarna een samentrekkende metalen wand het plasma in enkele milliseconden samenpert. Deze mechanische compressie vereist geen zeldzame of kwetsbare materialen zoals supergeleidende spoelen. In een toekomstige commerciële centrale moet een circulerende laag vloeibaar metaal de klap opvangen en de hitte en neutronenstraling absorberen, zodat de rest van de reactor met gewone industriële metalen gebouwd kan worden. Dat zou fusiecentrales in theorie goedkoper en eenvoudiger te bouwen maken dan varianten met lasers of grote supergeleidende magneten.

Meten zonder te verstoren

Omdat het plasma zich tijdens het experiment in een dichtklappende metalen omhulling bevindt, was het nauwkeurig meten van de temperatuur een flinke technische uitdaging. Voor de metingen werkte General Fusion samen met de UK Atomic Energy Authority (UKAEA), de Britse onderzoeksinstelling die de fusiefaciliteiten in Culham beheert. Samen gebruikten de teams Thomson-verstrooiing, een veelgebruikte meetmethode waarbij een laserbundel door het plasma schijnt. Door te analyseren hoe het licht wordt verstrooid door de energierijke deeltjes, kunnen onderzoekers de temperatuur met hoge precisie berekenen. Voor de metingen werd een speciaal gebouwde polychromator ingezet, ontwikkeld in het Diagnostic Innovation Center van UKAEA in Culham. De resultaten zijn gepubliceerd op het portaal van General Fusion en voorgelegd aan een wetenschappelijk tijdschrift voor peer review.

De doorbraak komt op een moment dat tientallen bedrijven en overheden wedijveren om als eerste bruikbare fusie-energie te leveren aan een stroomnet dat steeds meer capaciteit nodig heeft. General Fusion wordt gesteund door het Canadese Strategic Response Fund en adviseert met het Amerikaanse bedrijf General Atomics. De volgende stap is al in gang: technici bouwen de LM26-opstelling om om een temperatuur van 10 keV te bereiken, omgerekend ongeveer 100 miljoen graden Celsius. Dat niveau brengt het Lawson-criterium in zicht, de balans tussen hitte, dichtheid en opsluitingstijd die nodig is om netto energie te produceren. Als de techniek zich blijft bewijzen, wil het bedrijf rond 2035 een eerste proefcentrale op het elektriciteitsnet hebben.