Nederlandse uitvinding brengt kernfusie dichterbij

EPA

Wetenschappers uit Eindhoven hebben een belangrijke uitvinding gedaan die kernfusie een stap dichterbij kan brengen. Door te experimenteren met vloeibaar metaal hebben ze een oplossing bedacht voor het oververhitten van reactorwanden.

Kernfusie wordt gezien als een van de schoonste energiebronnen. Er komt heel veel energie bij vrij, maar er ontstaat veel minder afval dan bij de huidige vorm van kernenergie: kernsplijting.

De ontwikkeling van kernfusie is nog in volle gang. Wetenschappers over de hele wereld werken aan manieren om kernfusie veilig en betrouwbaar toe te kunnen passen op aarde. Dat is niet makkelijk, want bij kernfusie ontstaan extreem hoge temperaturen.

Bescherming wand

Een van de problemen waar wetenschappers tegenaan liepen, is dat de reactorwanden niet bestand zijn tegen die extreme hitte. "Gewone materialen kunnen het niet aan", vertelt Marco de Baar, hoofd fusieonderzoek bij het Eindhovense energie-instituut Differ, in het NOS Radio 1 Journaal. "Ze smelten en sputteren. Er ontstaan variaties in de atoomroosters. Het is een heel intense omgeving."

Als de wand van de reactor het niet houdt, kan de hele reactor niet worden gebruikt. Het is daarom erg belangrijk dat er een oplossing komt voor het probleem. En die lijkt Differ te hebben gevonden.

De bevindingen van de Nederlandse onderzoekers staan uitgebreid beschreven in een artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications, waar de Volkskrant vanochtend ook over berichtte.

De wetenschappers van Differ hebben een dun laagje vloeibaar metaal aangebracht op de binnenkant van de reactorwand. Deze laagjes tin en lithium blijken de temperatuur zelf te reguleren en in balans te houden. Ook al loopt de temperatuur in de proefopstelling op, het laagje zorgt ervoor dat de temperatuur van de wand redelijk constant blijft.

Als de temperatuur in de reactie namelijk stijgt, verdampt er meer vloeibaar metaal. Dat vormt gaswolkjes van metaal boven het vloeibare laagje. Die wolkjes functioneren als een soort schild. Het metaalgas voert meer energie af dan het vloeibare metaal, waardoor de temperatuur niet verder stijgt.

Omgekeerd houdt het laagje de temperatuur ook op peil: als de reactortemperatuur daalt, slaat de metaaldamp weer neer, waardoor minder energie wordt opgenomen en de temperatuur van de wand toeneemt. Op die manier houdt het metaallaagje de temperatuur relatief constant.

Zelfregulerende warmtestroom door vloeibare tin

Het idee om vloeibare metalen te gebruiken is volgens De Baar niet nieuw. Wel is het nog nooit op deze manier onderzocht, omdat dat erg ingewikkeld is. Bij Differ staat een uniek apparaat waarmee het onderzoek wel uitgevoerd kon worden.

De nieuwe wand-techniek wordt waarschijnlijk voor het eerst gebruikt in de testreactor Demo, die nog moet worden ontwikkeld. Het duurt waarschijnlijk nog wel even voor de techniek echt wordt toegepast; volgens de Europese planning wordt Demo pas na 2050 in gebruik genomen.

Pas als de testfase goed is verlopen, zal de kernfusie-techniek misschien worden overgenomen door commerciƫle bedrijven. Het duurt dus volgens De Baar nog wel even voor er kernfusie-stroom uit de stopcontacten komt.