De Chinese overheid heeft in september de bouw van een kernfusiereactor goedgekeurd die binnen 6 jaar al stroom moet produceren. Dat is een ambitieuze onderneming, want tot nu toe is het nog nooit gelukt om meer stroom uit dergelijke reactor te halen dan erin werd gepompt.
“Als de eerste ter wereld die fusie-energie op energieschaal kan vrijmaken, zal dit de belangrijkste mijlpaal zijn op de weg naar fusie-energie voor de mens”. Dat zei Peng Xianjue, een professor fysica aan de Chinese Academie voor Technische Natuurkunde, in september tijdens een online vergadering die werd georganiseerd door de in Peking gebaseerde denktank Techxcope. Dat berichtte de Hongkongse krant South China Morning Post in september.
Peng is binnen China een belangrijke naam als het aankomt op kernfysica. De intussen 81-jarige wetenschapper heeft lang aan het Chinese kernwapenarsenaal gewerkt. Ook was hij een topadviseur voor de Chinese overheid op vlak van kernwapens. Zijn woorden worden binnen de Chinese wetenschappelijke gemeenschap dan ook serieus genomen.
Ambitieuze voorspellingen
Peng voorspelt dan ook dat de kernfusiereactor die hij en zijn team nu ontwikkelen, al binnen drie jaar klaar zal zijn. Het apparaat zal na nog eens drie jaar ook effectief energie produceren. Ten slotte moet de technologie in 2035 op de markt worden gebracht.
Het ontwerp is opmerkelijk. Het gaat om een zogenaamde Z-pinch-machine, een apparaat dat fusiereacties die binnen een nucleaire ontploffing gebeuren, nabootst. Dat is in principe geen nieuw concept: zowel China, de VS als Rusland hebben de voorbije decennia al Z-pinch-machines gebouwd. Waar zij echter nog nooit in zijn geslaagd, is om meer energie uit een reactor te halen, dan erin werd gestopt.
Hybridereactor
De machine van Peng moet daar verandering in brengen. De reactor zal zo’n 50 miljoen ampère produceren, twee keer zoveel als de huidige recordhouder in de VS, meent de wetenschapper. Het hoogenergetische plasma dat door de machine zal worden geproduceerd, zal gebruikt worden om deuterium en tritium, twee zware waterstofisotopen, te laten fuseren. Bij die samensmelting moet een grote hoeveelheid energie vrijkomen.
Maar dit is waar het grootste verschil met een ‘gewone’ fusiereactor merkbaar zal zijn. De meeste experimentele reactoren houden op bij de productie van energie door fusie. Zij trachten de warmte die daaruit voortvloeit, te gebruiken om elektriciteit te produceren. Maar de Chinese wetenschappers willen een stapje verder gaan.
Zij willen de energie die voortkomt uit de fusiereacties, gebruiken om uraniumatomen te bombarderen met kleinere partikels, waardoor die in twee worden gespleten. Daarbij moet een grote hoeveelheid energie vrijkomen. Kernsplijting is in feite wat ook gebeurt in kernreactoren die vandaag de dag op de markt zijn. De reactor van Peng zal dus een hybride zijn tussen kernfusie en -splijting.
Kernafval recycleren
De onderzoekers maken een paar opvallende beweringen over de nieuwe reactor. Die zou bijvoorbeeld gebruik kunnen maken van kernafval, geproduceerd door huidige reactoren, om energie te produceren. Ook zou thorium gebruikt kunnen worden, een element dat op aarde veel meer voorkomt dan het zeldzame uranium. Om de kernfusiereactor zelf aan te drijven, zijn enkel waterstofisotopen deuterium en tritium nodig, hoewel de wereldwijde voorraad van dat laatste slinkt.
Bovendien zou de reactor ook nooit een meltdown kunnen ervaren. Dat komt omdat de fusie-explosie in pulsen gebeurt, die elke tien seconden een fusiereactie veroorzaken. Daardoor zou het niet mogelijk zijn om een kettingreactie te veroorzaken wanneer er iets misloopt.
De ambitieuze voorspellingen moeten echter met een korrel zout worden genomen. De technologie wordt al bijna een eeuw lang ontwikkeld en er heerst onder onderzoekers zelfs een bekende mop: “kernfusie is altijd nog 30 jaar ver weg”. Tot de reactor van Peng bewijst dat die de beloftes kan waarmaken, is het dus nog even koffiedik kijken.
(jvdh)