Klimaat & energie › Commerciële kernfusie
Princeton-spinoff maakt kernfusiemagneten plat voor massaproductie
Het Amerikaanse fusiebedrijf Thea Energy heeft extra kapitaal opgehaald om een nieuw type kernfusiereactor te bouwen. De spin-off van Princeton University vervangt de traditioneel kromgebogen magneetspoelen van een stellarator door platte, makkelijker te produceren exemplaren, en stuurt het magneetveld voortaan aan met software.
Thea Energy, een bedrijf dat is voortgekomen uit onderzoek aan Princeton University, heeft zijn Series B-financieringsronde uitgebreid. Nieuwe investeerders zijn onder meer Brevan Howard Macro Venture, Aloniq, ALJ Investments en Beyond Earth Ventures. Het geld komt bovenop een eerdere ronde van 100 miljoen dollar, destijds geleid door de US Innovative Technology Fund. Met de nieuwe middelen opent Thea Energy een tweede vestiging in Noord-New Jersey, breidt het de productie van magneten in eigen land uit en versnelt het de bouw van testhardware.
Het bedrijf werkt aan kernfusie: het samensmelten van lichte atoomkernen bij extreme temperaturen, waarbij energie vrijkomt. Omdat het hete plasma niets fysiek mag raken, wordt het met sterke magneetvelden vastgehouden in een vacuümvat. Daarvoor bestaan twee gangbare ontwerpen. Bij een tokamak loopt een elektrische stroom dwars door het plasma zelf om het magneetveld op te wekken, wat het plasma gevoelig maakt voor plotselinge verstoringen. Bij een stellarator komt het magneetveld volledig van spoelen buiten het vat. Dat maakt het plasma stabieler en geschikt voor continu bedrijf, maar de benodigde spoelen hebben van oudsher extreem ingewikkelde, verwrongen vormen die lastig te fabriceren zijn.
Vlakke spoelen, slimme software
Thea Energy pakt dat fabricageprobleem aan door de spoelen plat te maken. In plaats van fysieke spoelen in complexe 3D-vormen te buigen, plaatst het bedrijf identieke, vlakke supergeleidende magneten in modulaire rijen rond de reactor. Software regelt vervolgens per spoel hoeveel stroom erdoorheen loopt, waardoor het gewenste magneetveld ontstaat zonder dat het metaal zelf een ingewikkelde vorm hoeft te hebben. Omdat de spoelen plat en identiek zijn, kunnen ze met standaard industriële technieken in grote aantallen worden gemaakt, in plaats van stuk voor stuk op maat.
Thea Energy heeft twee jaar besteed aan het ontwikkelen en testen van deze aanpak. Recente proeven laten zien dat de platte spoelen de gewenste magnetische sterkte en nauwkeurigheid halen. Het eerste testsysteem, Eos genaamd, moet ongeveer driehonderd van deze platte supergeleidende spoelen bevatten om plasma-opsluiting vol te houden. Waar Eos precies wordt gebouwd, wordt nog onderzocht.
Digitale tweeling en overheidssteun
Om te voorspellen hoe het plasma zich in de praktijk gedraagt, bouwt Thea Energy samen met chipmaker NVIDIA, softwarebedrijf Synopsys, het Argonne National Laboratory en het Princeton Plasma Physics Laboratory een digital twin: een computermodel dat het gedrag van het echte plasma nabootst nog voordat de reactor er staat. Dat moet dure bouwfouten voorkomen.
Deze stappen moeten uiteindelijk leiden tot Helios, de beoogde commerciële energiecentrale van het bedrijf. Het voorlopige ontwerp daarvan is al goedgekeurd door het Amerikaanse ministerie van Energie, via het Milestone-Based Fusion Development Program. Daarnaast kreeg Thea Energy 20 miljoen dollar subsidie uit het ARPA-E SCALEUP-programma van datzelfde ministerie, bedoeld om de binnenlandse productie van de modulaire spoelen op te schalen. Het bedrijf voert intussen al gesprekken met energiebedrijven, techbedrijven met grote datacenters en andere potentiële afnemers van stroom.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Als Thea Energy erin slaagt fusiemagneten net zo eenvoudig te produceren als gewone industriële onderdelen, valt een belangrijke drempel voor commerciële kernfusie weg: de dure, ambachtelijke bouw van gebogen magneetspoelen. Dat zou stellarators, die van nature stabieler zijn dan tokamaks, sneller betaalbaar en schaalbaar kunnen maken. Grote techbedrijven met een groeiende energiehonger tonen nu al interesse, wat de druk op een werkend commercieel ontwerp verder opvoert.
- Kernfusie
- Het samensmelten van lichte atoomkernen bij extreme hitte, waarbij energie vrijkomt, net als in de zon.
- Stellarator
- Een fusiereactor die het plasma insluit met magneetvelden die volledig van externe spoelen komen, wat stabiel en continu bedrijf mogelijk maakt.
- Tokamak
- Een fusiereactor waarbij een deel van het magneetveld wordt opgewekt door een elektrische stroom door het plasma zelf, wat het gevoeliger maakt voor storingen.
- Vacuümvat
- De luchtledige kamer waarin het plasma wordt vastgehouden, ver van elke wand.
- Plasma-opsluiting
- Het met magneetvelden op zijn plek houden van het extreem hete plasma, zodat het geen contact maakt met de reactorwand.
- Digital twin
- Een computermodel dat het gedrag van een systeem, zoals een plasma, nabootst nog voordat het echte systeem is gebouwd.
- Hoge-temperatuursupergeleiding
- Een techniek waarbij bepaalde materialen elektrische stroom geleiden zonder weerstand, bij temperaturen die (relatief) minder extreem koud zijn dan bij klassieke supergeleiders, wat sterkere en compactere magneten mogelijk maakt.
- Planaire spoel
- Een platte, vlakke magneetspoel in plaats van een spoel met een gebogen of verwrongen vorm, wat de productie ervan sterk vereenvoudigt.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
