nT-Tao schakelt 50 megawatt stroom in voor fusietest richting 1,5 miljoen graden

Het Israëlische bedrijf nT-Tao heeft een nieuw stroomsysteem in gebruik genomen voor zijn fusietestbed C3. De 50 megawatt sterke installatie moet het plasma in de machine boven de 1,5 miljoen graden Celsius verhitten, het hoogste doel dat het bedrijf tot nu toe heeft gesteld. Het gaat om onderzoek naar kernfusie: de energiebron die de zon aandrijft en die op aarde schone, vrijwel onuitputtelijke stroom zou kunnen opleveren.

Stroomstoten die het plasma moeten bijhouden

Fusie ontstaat pas als een gas van geladen deeltjes, plasma genoemd, extreem heet en dicht genoeg wordt. nT-Tao gebruikt daarvoor korte, krachtige stroomstoten: pulsed power. Het probleem is dat het plasma tijdens zo'n puls binnen milliseconden van eigenschappen verandert. De elektrische weerstand, ofwel impedantie, van het plasma en de bijbehorende apparatuur schuift voortdurend. Blijft de stroomtoevoer daar niet nauwkeurig op afgestemd, dan valt de elektrische resonantie in het circuit weg en kaatst energie terug in plaats van het plasma te verhitten. Om dat te voorkomen, koppelde nT-Tao de nieuwe stroomunit aan een zelfontwikkeld regelsysteem dat continu meet hoe het circuit verandert en binnen milliseconden bijstuurt.

Vijftig kleine generatoren in plaats van één grote

In plaats van één grote stroombron bouwde het bedrijf zijn systeem op uit vijftig kleinere eenheden, Power Electronic Generators of PEGs genoemd. Elke PEG levert ongeveer 1 megawatt aan vermogenselektronica. De vijftig modules zijn verdeeld over tien takken van elk vijf stuks en werken samen op schakelfrequenties tussen 50.000 en 2 miljoen hertz. Volgens technisch directeur en medeoprichter Boaz Weinfeld is 50 megawatt opwekken op zich niet het moeilijkste onderdeel: de uitdaging zit in het laten samenwerken van vijftig losse modules alsof het één circuit is. Die aanpak is zo'n vijf keer groter dan een eerdere versie van het systeem, die met twaalf modules ongeveer 10 megawatt haalde. Weinfeld benadrukt dat fusietechnologie alleen commercieel kan slagen als de onderdelen in serie te produceren zijn, vandaar de keuze voor identieke, opschaalbare bouwblokken van 1 megawatt.

Op weg naar een commerciële reactor

De bouw van het systeem duurde twee maanden. In januari vuurde de C3-machine zijn eerste plasmapulsen af. Daarmee bouwt nT-Tao voort op een eerdere testopstelling, de C2-A, die plasmatemperaturen haalde van ongeveer 100 elektronvolt, omgerekend zo'n 1 miljoen graden Celsius. Door magnetische opsluiting van het plasma te combineren met deze modulaire, snel regelbare stroomtoevoer, wil het bedrijf de temperatuur nu opschroeven naar 1,5 miljoen graden en uiteindelijk naar de niveaus die nodig zijn voor een werkende, commerciële fusiereactor. nT-Tao is een van tientallen private fusiebedrijven die de afgelopen jaren zijn opgericht, vaak met de belofte binnen tien tot vijftien jaar elektriciteit uit fusie te leveren. Deze stap laat zien hoe die bedrijven vooral worstelen met techniek die niets met de kernreactie zelf te maken heeft, maar met de elektronica eromheen: hoe krijg je grote hoeveelheden energie precies op het juiste moment en in de juiste vorm het plasma in.