Amerikaans lab licentieert brandstoftechniek voor fusiereactoren aan Type One Energy

Een fusiereactor houdt zichzelf niet vanzelf brandende. Terwijl waterstofkernen in het hete plasma versmelten en energie vrijgeven, verdwijnen er voortdurend deeltjes uit de magnetische val die het plasma bijeenhoudt. Zonder constante aanvulling dooft de reactie binnen enkele seconden. Het Amerikaanse onderzoeksinstituut Oak Ridge National Laboratory (ORNL) heeft daarom een set technologieën ontwikkeld om die brandstof razendsnel en betrouwbaar aan te voeren, en heeft de licentie daarvoor nu overgedragen aan het fusiebedrijf Type One Energy uit Oak Ridge, Tennessee.

Waarom fusiereactoren constant brandstof nodig hebben

De meeste fusiereactoren draaien op een mengsel van deuterium en tritium, twee zware varianten van waterstof. Deuterium is op aarde volop aanwezig, maar tritium is schaars en radioactief. Dat maakt het lastig om er veilig en efficiënt genoeg mee te werken. Bestaande brandstofinjectoren konden simpelweg niet snel genoeg pellets produceren om een reactor op vermogen te houden. ORNL claimt dat zogeheten cryogene pelletinjectie effectiever is dan concurrerende methodes zoals het inspuiten van gas, omdat de bevroren korrels dieper doordringen tot in de kern van het plasma en zo voor een stabielere, krachtigere reactie zorgen.

Vier technieken uit het lab

De overeenkomst omvat vier uitvindingen. Ten eerste een tritiumbestendig 'gaspistool' dat de pellets met hoge snelheid afvuurt zonder dat onderdelen door de extreme kou en straling sneuvelen. Ten tweede een tritiumbestendige schroefextruder die continu pellets perst en tegelijk hermetisch afgesloten blijft, essentieel bij het werken met radioactief materiaal. Ten derde een overdrukventiel dat het systeem beschermt tegen te hoge druk. En ten vierde een methode om het waterstofgas dat overblijft na de pelletproductie weer terug te voeren in het proces, zodat er zo min mogelijk kostbare en gevaarlijke brandstof verloren gaat. Samen moeten deze onderdelen een gesloten, doorlopend werkend brandstofsysteem vormen dat geschikt is voor een echte energiecentrale, in plaats van alleen voor laboratoriumtests.

Op weg naar een echte fusiecentrale

Type One Energy werkt al langer samen met ORNL, onder meer aan een testfaciliteit voor materialen die extreme hitte moeten doorstaan. Het bedrijf bouwt geen klassieke tokamak, de donutvormige reactor die ook wordt gebruikt in het Franse Iter-project, maar een stellarator. Dat is een reactor met een verdraaide, figuur-8-vormige magnetische kooi, die volgens voorstanders het plasma stabieler opsluit. Het bedrijf ontwikkelt op een terrein van energiebedrijf Tennessee Valley Authority in Tennessee het project Infinity, met een prototype- en trainingscentrum genaamd Infinity One en een geplande commerciële centrale van 350 megawatt, Infinity Two. Infinity One moet in 2029 in bedrijf worden genomen. De nu gelicentieerde brandstoftechniek moet daarbij helpen de reactor continu en veilig van brandstof te voorzien.