Klimaat & energie › Commerciële kernfusie
Miljardenmachine op stroomstoten moet fusierecord breken én kernwapens testen
Het Amerikaanse bedrijf Pacific Fusion is begonnen met de bouw van een miljardenmachine die kernfusie moet opwekken met korte, extreem krachtige stroomstoten in plaats van lasers. De installatie in New Mexico moet voor het einde van dit decennium meer energie opleveren dan ze zelf verbruikt, en kan ook worden ingezet voor onderzoek naar Amerikaanse kernwapens.
In een fabriekshal in Los Lunas, New Mexico, zet Pacific Fusion de eerste onderdelen in elkaar van wat het bedrijf hoopt dat een historische machine wordt. Meer dan 150 vrachtwagengrote modules, opgesteld als de poten van een reusachtige metalen krab, moeten samen een elektrische stroomstoot afvuren die duizenden keren krachtiger is dan een bliksemschicht. Die stroomstoot wordt gericht op een piepklein capsule met waterstofbrandstof in het hart van de machine.
De techniek werkt als volgt: de enorme stroom wekt een krachtig magnetisch veld op rond de brandstofcapsule, dat de capsule samenperst. Onder voldoende hitte en druk smelten de kernen van waterstofisotopen samen tot helium, waarbij energie vrijkomt. Voor deze aanpak gebruikt Pacific Fusion zogeheten Marx-generatoren: cilindervormige banken vol condensatoren die hun lading tegelijk afvuren.
Efficiënter dan laserfusie
Het grote voordeel van deze methode, ook wel inertiële opsluiting met stroom genoemd, is de efficiëntie. Bij het Amerikaanse National Ignition Facility (NIF), dat in 2022 wereldnieuws maakte door voor het eerst 'ignition' te bereiken met 192 lasers, bereikt minder dan 1 procent van de opgewekte energie daadwerkelijk de brandstofcapsule. Bij laserfusie gaat namelijk veel energie verloren bij de omzetting van elektriciteit naar laserlicht en weer naar röntgenstraling. Bij de aanpak van Pacific Fusion zou circa 12 procent van de energie het doel bereiken.
Het bedrijf mikt op ongeveer 80 megajoule aan elektrische energie per stroomstoot, die 100 megajoule aan fusie-energie zou moeten opleveren. Daarmee zou de machine het punt van 'netto-faciliteitswinst' bereiken: meer energie opwekken dan de hele installatie verbruikt. NIF haalde dat nooit, ondanks de ignition-doorbraak.
Ook interessant voor kernwapens
Pacific Fusion, opgericht in 2023 en gevestigd in Fremont, Californië, haalde inmiddels ruim 1 miljard dollar aan investeringen op. Het bedrijf werkt samen met Sandia National Laboratories, een Amerikaans defensielab vlakbij, dat de pulsed-powertechniek ook wil gebruiken om de veroudering van het Amerikaanse kernwapenarsenaal te bestuderen zonder dat daarvoor echte testexplosies nodig zijn.
Fusiedeskundigen zijn positief maar voorzichtig. Zelfs als de machine erin slaagt om netto-faciliteitswinst te behalen, is dat volgens experts nog altijd zo'n vijf keer te weinig energie om een echte elektriciteitscentrale te kunnen aandrijven. Er is dus nog veel fundamenteel onderzoek nodig voordat fusie-energie werkelijk het lichtnet kan voeden.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als Pacific Fusion erin slaagt om met stroomstoten meer energie op te wekken dan de machine verbruikt, is dat een belangrijke stap richting betaalbare fusie-energie als schone, vrijwel onuitputtelijke stroombron. Tegelijk laat het project zien hoe nauw de grens tussen energie-innovatie en militair onderzoek kan zijn, omdat dezelfde techniek ook wordt ingezet om kernwapens te bestuderen zonder testexplosies.
- Kernfusie
- Het samensmelten van lichte atoomkernen, zoals waterstof, waarbij grote hoeveelheden energie vrijkomen.
- Marx-generator
- Een opstelling van condensatoren die hun elektrische lading tegelijk afvuren om een korte maar extreem krachtige stroomstoot te maken.
- Inertiële opsluiting
- Een fusiemethode waarbij een brandstofcapsule razendsnel wordt samengeperst, zodat de kernen van de atomen kunnen samensmelten voordat de brandstof weer uit elkaar spat.
- Laserfusie
- Een vorm van kernfusie waarbij krachtige lasers een brandstofcapsule verhitten en samenpersen in plaats van elektrische stroomstoten.
- Netto-faciliteitswinst
- Het punt waarop een fusiemachine meer energie oplevert dan de hele installatie, inclusief alle hulpsystemen, zelf verbruikt.
- Megajoule
- Een eenheid van energie, gelijk aan een miljoen joule; ter vergelijking, een megajoule komt ongeveer overeen met de energie van een kwartier lang gebruik van een föhn.
- Waterstofisotopen
- Varianten van het waterstofatoom, zoals deuterium en tritium, die door hun extra neutronen makkelijker met elkaar kunnen fuseren.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
